442f1298f9a735bf05d52a17ae64ecb362ecc395
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/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
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
493  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
494  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
495  * serialized by zone->lock.
496  *
497  * For recording page's order, we use page_private(page).
498  */
499 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
500                                                                 int order)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
503                 return 0;
504
505         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                 return 0;
507
508         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512
513         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
515                 return 1;
516         }
517         return 0;
518 }
519
520 /*
521  * Freeing function for a buddy system allocator.
522  *
523  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
524  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
525  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
526  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
527  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
528  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
529  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
530  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
531  * parts of the VM system.
532  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
533  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
534  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
535  * field.
536  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
537  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
538  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
539  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
540  * triggers coalescing into a block of larger size.
541  *
542  * -- nyc
543  */
544
545 static inline void __free_one_page(struct page *page,
546                 struct zone *zone, unsigned int order,
547                 int migratetype)
548 {
549         unsigned long page_idx;
550         unsigned long combined_idx;
551         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
552         struct page *buddy;
553
554         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
580                                                   migratetype);
581                 } else {
582                         list_del(&buddy->lru);
583                         zone->free_area[order].nr_free--;
584                         rmv_page_order(buddy);
585                 }
586                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
587                 page = page + (combined_idx - page_idx);
588                 page_idx = combined_idx;
589                 order++;
590         }
591         set_page_order(page, order);
592
593         /*
594          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
595          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
596          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
597          * that is happening, add the free page to the tail of the list
598          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
599          * as a higher order page
600          */
601         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
602                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
603                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
604                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
606                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
607                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
608                         list_add_tail(&page->lru,
609                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
610                         goto out;
611                 }
612         }
613
614         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615 out:
616         zone->free_area[order].nr_free++;
617 }
618
619 static inline int free_pages_check(struct page *page)
620 {
621         if (unlikely(page_mapcount(page) |
622                 (page->mapping != NULL)  |
623                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
624                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
625                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
626                 bad_page(page);
627                 return 1;
628         }
629         page_cpupid_reset_last(page);
630         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
631                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Frees a number of pages from the PCP lists
637  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
638  * count is the number of pages to free.
639  *
640  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
641  * see if this freeing clears that state.
642  *
643  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
644  * pinned" detection logic.
645  */
646 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
647                                         struct per_cpu_pages *pcp)
648 {
649         int migratetype = 0;
650         int batch_free = 0;
651         int to_free = count;
652
653         spin_lock(&zone->lock);
654         zone->pages_scanned = 0;
655
656         while (to_free) {
657                 struct page *page;
658                 struct list_head *list;
659
660                 /*
661                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
662                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
663                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
664                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
665                  * lists
666                  */
667                 do {
668                         batch_free++;
669                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
670                                 migratetype = 0;
671                         list = &pcp->lists[migratetype];
672                 } while (list_empty(list));
673
674                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
675                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
676                         batch_free = to_free;
677
678                 do {
679                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
680
681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
682                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
683                         list_del(&page->lru);
684                         mt = get_freepage_migratetype(page);
685                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
686                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
687                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
688                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
689                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
690                                 if (is_migrate_cma(mt))
691                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
692                         }
693                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
694         }
695         spin_unlock(&zone->lock);
696 }
697
698 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
699                                 int migratetype)
700 {
701         spin_lock(&zone->lock);
702         zone->pages_scanned = 0;
703
704         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
705         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
706                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
707         spin_unlock(&zone->lock);
708 }
709
710 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
711 {
712         int i;
713         int bad = 0;
714
715         trace_mm_page_free(page, order);
716         kmemcheck_free_shadow(page, order);
717
718         if (PageAnon(page))
719                 page->mapping = NULL;
720         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 bad += free_pages_check(page + i);
722         if (bad)
723                 return false;
724
725         if (!PageHighMem(page)) {
726                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
729                                            PAGE_SIZE << order);
730         }
731         arch_free_page(page, order);
732         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
733
734         return true;
735 }
736
737 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
738 {
739         unsigned long flags;
740         int migratetype;
741
742         if (!free_pages_prepare(page, order))
743                 return;
744
745         local_irq_save(flags);
746         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
747         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
748         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
749         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
750         local_irq_restore(flags);
751 }
752
753 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned int nr_pages = 1 << order;
756         struct page *p = page;
757         unsigned int loop;
758
759         prefetchw(p);
760         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
761                 prefetchw(p + 1);
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         }
765         __ClearPageReserved(p);
766         set_page_count(p, 0);
767
768         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
769         set_page_refcounted(page);
770         __free_pages(page, order);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_CMA
774 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
775 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
776 {
777         unsigned i = pageblock_nr_pages;
778         struct page *p = page;
779
780         do {
781                 __ClearPageReserved(p);
782                 set_page_count(p, 0);
783         } while (++p, --i);
784
785         set_page_refcounted(page);
786         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
787         __free_pages(page, pageblock_order);
788         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area *area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1015  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1016  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1017  *
1018  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1019  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1020  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1021  *
1022  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1023  * if it was unchanged).
1024  */
1025 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                   int start_type, int fallback_type)
1027 {
1028         int current_order = page_order(page);
1029
1030         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1031                 return fallback_type;
1032
1033         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1034         if (current_order >= pageblock_order) {
1035                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1036                 return start_type;
1037         }
1038
1039         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1040             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1041             page_group_by_mobility_disabled) {
1042                 int pages;
1043
1044                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1045
1046                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1047                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1048                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1049
1050                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1051                         return start_type;
1052                 }
1053
1054         }
1055
1056         return fallback_type;
1057 }
1058
1059 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1060 static inline struct page *
1061 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1062 {
1063         struct free_area *area;
1064         int current_order;
1065         struct page *page;
1066         int migratetype, new_type, i;
1067
1068         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1069         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1070                                                 --current_order) {
1071                 for (i = 0;; i++) {
1072                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1073
1074                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1075                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1076                                 break;
1077
1078                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1079                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1080                                 continue;
1081
1082                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1083                                         struct page, lru);
1084                         area->nr_free--;
1085
1086                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1087                                                           start_migratetype,
1088                                                           migratetype);
1089
1090                         /* Remove the page from the freelists */
1091                         list_del(&page->lru);
1092                         rmv_page_order(page);
1093
1094                         /*
1095                          * Borrow the excess buddy pages as well, irrespective
1096                          * of whether we stole freepages, or took ownership of
1097                          * the pageblock or not.
1098                          *
1099                          * Exception: When borrowing from MIGRATE_CMA, release
1100                          * the excess buddy pages to CMA itself.
1101                          */
1102                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1103                                is_migrate_cma(migratetype)
1104                              ? migratetype : start_migratetype);
1105
1106                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1107                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1108
1109                         return page;
1110                 }
1111         }
1112
1113         return NULL;
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1118  * Call me with the zone->lock already held.
1119  */
1120 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1121                                                 int migratetype)
1122 {
1123         struct page *page;
1124
1125 retry_reserve:
1126         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1127
1128         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1129                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1130
1131                 /*
1132                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1133                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1134                  * and we want just one call site
1135                  */
1136                 if (!page) {
1137                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1138                         goto retry_reserve;
1139                 }
1140         }
1141
1142         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1143         return page;
1144 }
1145
1146 /*
1147  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1148  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1149  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1150  */
1151 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1152                         unsigned long count, struct list_head *list,
1153                         int migratetype, int cold)
1154 {
1155         int mt = migratetype, i;
1156
1157         spin_lock(&zone->lock);
1158         for (i = 0; i < count; ++i) {
1159                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1160                 if (unlikely(page == NULL))
1161                         break;
1162
1163                 /*
1164                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1165                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1166                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1167                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1168                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1169                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1170                  * properly.
1171                  */
1172                 if (likely(cold == 0))
1173                         list_add(&page->lru, list);
1174                 else
1175                         list_add_tail(&page->lru, list);
1176                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1177                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1178                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1179                                 mt = migratetype;
1180                 }
1181                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1182                 list = &page->lru;
1183                 if (is_migrate_cma(mt))
1184                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1185                                               -(1 << order));
1186         }
1187         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1188         spin_unlock(&zone->lock);
1189         return i;
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_NUMA
1193 /*
1194  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1195  * currently executing processor on remote nodes after they have
1196  * expired.
1197  *
1198  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1199  * a single processor.
1200  */
1201 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1202 {
1203         unsigned long flags;
1204         int to_drain;
1205         unsigned long batch;
1206
1207         local_irq_save(flags);
1208         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1209         if (pcp->count >= batch)
1210                 to_drain = batch;
1211         else
1212                 to_drain = pcp->count;
1213         if (to_drain > 0) {
1214                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1215                 pcp->count -= to_drain;
1216         }
1217         local_irq_restore(flags);
1218 }
1219 #endif
1220
1221 /*
1222  * Drain pages of the indicated processor.
1223  *
1224  * The processor must either be the current processor and the
1225  * thread pinned to the current processor or a processor that
1226  * is not online.
1227  */
1228 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1229 {
1230         unsigned long flags;
1231         struct zone *zone;
1232
1233         for_each_populated_zone(zone) {
1234                 struct per_cpu_pageset *pset;
1235                 struct per_cpu_pages *pcp;
1236
1237                 local_irq_save(flags);
1238                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1239
1240                 pcp = &pset->pcp;
1241                 if (pcp->count) {
1242                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1243                         pcp->count = 0;
1244                 }
1245                 local_irq_restore(flags);
1246         }
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1251  */
1252 void drain_local_pages(void *arg)
1253 {
1254         drain_pages(smp_processor_id());
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1259  *
1260  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1261  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1262  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1263  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1264  * before the call to on_each_cpu_mask().
1265  */
1266 void drain_all_pages(void)
1267 {
1268         int cpu;
1269         struct per_cpu_pageset *pcp;
1270         struct zone *zone;
1271
1272         /*
1273          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1274          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1275          */
1276         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1277
1278         /*
1279          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1280          * as offline notification will cause the notified
1281          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1282          * disables preemption as part of its processing
1283          */
1284         for_each_online_cpu(cpu) {
1285                 bool has_pcps = false;
1286                 for_each_populated_zone(zone) {
1287                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1288                         if (pcp->pcp.count) {
1289                                 has_pcps = true;
1290                                 break;
1291                         }
1292                 }
1293                 if (has_pcps)
1294                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1295                 else
1296                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1297         }
1298         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1299 }
1300
1301 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1302
1303 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1304 {
1305         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1306         unsigned long flags;
1307         int order, t;
1308         struct list_head *curr;
1309
1310         if (zone_is_empty(zone))
1311                 return;
1312
1313         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1314
1315         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1316         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1317                 if (pfn_valid(pfn)) {
1318                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1319
1320                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1321                                 swsusp_unset_page_free(page);
1322                 }
1323
1324         for_each_migratetype_order(order, t) {
1325                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1326                         unsigned long i;
1327
1328                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1329                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1330                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1331                 }
1332         }
1333         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1334 }
1335 #endif /* CONFIG_PM */
1336
1337 /*
1338  * Free a 0-order page
1339  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1340  */
1341 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1342 {
1343         struct zone *zone = page_zone(page);
1344         struct per_cpu_pages *pcp;
1345         unsigned long flags;
1346         int migratetype;
1347
1348         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1349                 return;
1350
1351         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1352         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1353         local_irq_save(flags);
1354         __count_vm_event(PGFREE);
1355
1356         /*
1357          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1358          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1359          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1360          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1361          * excessively into the page allocator
1362          */
1363         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1364                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1365                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1366                         goto out;
1367                 }
1368                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1369         }
1370
1371         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1372         if (cold)
1373                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1374         else
1375                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1376         pcp->count++;
1377         if (pcp->count >= pcp->high) {
1378                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1379                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1380                 pcp->count -= batch;
1381         }
1382
1383 out:
1384         local_irq_restore(flags);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Free a list of 0-order pages
1389  */
1390 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1391 {
1392         struct page *page, *next;
1393
1394         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1395                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1396                 free_hot_cold_page(page, cold);
1397         }
1398 }
1399
1400 /*
1401  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1402  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1403  * Each sub-page must be freed individually.
1404  *
1405  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1406  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1407  */
1408 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1409 {
1410         int i;
1411
1412         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1413         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1414
1415 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1416         /*
1417          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1418          * otherwise free the whole shadow.
1419          */
1420         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1421                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1422 #endif
1423
1424         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1425                 set_page_refcounted(page + i);
1426 }
1427 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1428
1429 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1430 {
1431         unsigned long watermark;
1432         struct zone *zone;
1433         int mt;
1434
1435         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1436
1437         zone = page_zone(page);
1438         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1439
1440         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1441                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1442                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1443                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1444                         return 0;
1445
1446                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1447         }
1448
1449         /* Remove page from free list */
1450         list_del(&page->lru);
1451         zone->free_area[order].nr_free--;
1452         rmv_page_order(page);
1453
1454         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1455         if (order >= pageblock_order - 1) {
1456                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1457                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1458                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1459                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1460                                 set_pageblock_migratetype(page,
1461                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1462                 }
1463         }
1464
1465         return 1UL << order;
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1470  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1471  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1472  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1473  * are enabled.
1474  *
1475  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1476  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1477  */
1478 int split_free_page(struct page *page)
1479 {
1480         unsigned int order;
1481         int nr_pages;
1482
1483         order = page_order(page);
1484
1485         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1486         if (!nr_pages)
1487                 return 0;
1488
1489         /* Split into individual pages */
1490         set_page_refcounted(page);
1491         split_page(page, order);
1492         return nr_pages;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1497  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1498  * or two.
1499  */
1500 static inline
1501 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1502                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1503                         int migratetype)
1504 {
1505         unsigned long flags;
1506         struct page *page;
1507         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1508
1509 again:
1510         if (likely(order == 0)) {
1511                 struct per_cpu_pages *pcp;
1512                 struct list_head *list;
1513
1514                 local_irq_save(flags);
1515                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1516                 list = &pcp->lists[migratetype];
1517                 if (list_empty(list)) {
1518                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1519                                         pcp->batch, list,
1520                                         migratetype, cold);
1521                         if (unlikely(list_empty(list)))
1522                                 goto failed;
1523                 }
1524
1525                 if (cold)
1526                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1527                 else
1528                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1529
1530                 list_del(&page->lru);
1531                 pcp->count--;
1532         } else {
1533                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1534                         /*
1535                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1536                          *
1537                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1538                          * properly detect and handle allocation failures.
1539                          *
1540                          * We most definitely don't want callers attempting to
1541                          * allocate greater than order-1 page units with
1542                          * __GFP_NOFAIL.
1543                          */
1544                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1545                 }
1546                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1547                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1548                 spin_unlock(&zone->lock);
1549                 if (!page)
1550                         goto failed;
1551                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1552                                           get_pageblock_migratetype(page));
1553         }
1554
1555         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1556         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1557         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1558         local_irq_restore(flags);
1559
1560         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1561         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1562                 goto again;
1563         return page;
1564
1565 failed:
1566         local_irq_restore(flags);
1567         return NULL;
1568 }
1569
1570 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1571
1572 static struct {
1573         struct fault_attr attr;
1574
1575         u32 ignore_gfp_highmem;
1576         u32 ignore_gfp_wait;
1577         u32 min_order;
1578 } fail_page_alloc = {
1579         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1580         .ignore_gfp_wait = 1,
1581         .ignore_gfp_highmem = 1,
1582         .min_order = 1,
1583 };
1584
1585 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1586 {
1587         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1588 }
1589 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1590
1591 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1592 {
1593         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1594                 return false;
1595         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1596                 return false;
1597         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1598                 return false;
1599         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1600                 return false;
1601
1602         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1603 }
1604
1605 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1606
1607 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1608 {
1609         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1610         struct dentry *dir;
1611
1612         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1613                                         &fail_page_alloc.attr);
1614         if (IS_ERR(dir))
1615                 return PTR_ERR(dir);
1616
1617         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1618                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1619                 goto fail;
1620         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1621                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1622                 goto fail;
1623         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1624                                 &fail_page_alloc.min_order))
1625                 goto fail;
1626
1627         return 0;
1628 fail:
1629         debugfs_remove_recursive(dir);
1630
1631         return -ENOMEM;
1632 }
1633
1634 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1635
1636 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1637
1638 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1639
1640 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1641 {
1642         return false;
1643 }
1644
1645 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1646
1647 /*
1648  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1649  * of the allocation.
1650  */
1651 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1652                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1653 {
1654         /* free_pages my go negative - that's OK */
1655         long min = mark;
1656         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1657         int o;
1658         long free_cma = 0;
1659
1660         free_pages -= (1 << order) - 1;
1661         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1662                 min -= min / 2;
1663         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1664                 min -= min / 4;
1665 #ifdef CONFIG_CMA
1666         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1667         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1668                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1669 #endif
1670
1671         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1672                 return false;
1673         for (o = 0; o < order; o++) {
1674                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1675                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1676
1677                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1678                 min >>= 1;
1679
1680                 if (free_pages <= min)
1681                         return false;
1682         }
1683         return true;
1684 }
1685
1686 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1687                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1688 {
1689         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1690                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1691 }
1692
1693 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1694                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1695 {
1696         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1697
1698         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1699                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1700
1701         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1702                                                                 free_pages);
1703 }
1704
1705 #ifdef CONFIG_NUMA
1706 /*
1707  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1708  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1709  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1710  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1711  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1712  *
1713  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1714  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1715  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1716  *
1717  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1718  * nothing and returns NULL.
1719  *
1720  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1721  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1722  *
1723  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1724  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1725  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1726  * quickly as we can.
1727  */
1728 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1729 {
1730         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1731         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1732
1733         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1734         if (!zlc)
1735                 return NULL;
1736
1737         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1738                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1739                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1740         }
1741
1742         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1743                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1744                                         &node_states[N_MEMORY];
1745         return allowednodes;
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1750  * if it is worth looking at further for free memory:
1751  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1752  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1753  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1754  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1755  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1756  * else return false (zero) if it is not.
1757  *
1758  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1759  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1760  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1761  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1762  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1763  * into the second scan of the zonelist.
1764  *
1765  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1766  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1767  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1768  * unturned looking for a free page.
1769  */
1770 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1771                                                 nodemask_t *allowednodes)
1772 {
1773         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1774         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1775         int n;                          /* node that zone *z is on */
1776
1777         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1778         if (!zlc)
1779                 return 1;
1780
1781         i = z - zonelist->_zonerefs;
1782         n = zlc->z_to_n[i];
1783
1784         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1785         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1790  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1791  * from that zone don't waste time re-examining it.
1792  */
1793 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1794 {
1795         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1796         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1797
1798         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1799         if (!zlc)
1800                 return;
1801
1802         i = z - zonelist->_zonerefs;
1803
1804         set_bit(i, zlc->fullzones);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1809  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1810  */
1811 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1812 {
1813         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1814
1815         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1816         if (!zlc)
1817                 return;
1818
1819         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1820 }
1821
1822 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1823 {
1824         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1825 }
1826
1827 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1828 {
1829         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1830 }
1831
1832 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1833 {
1834         int i;
1835
1836         for_each_online_node(i)
1837                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1838                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1839                 else
1840                         zone_reclaim_mode = 1;
1841 }
1842
1843 #else   /* CONFIG_NUMA */
1844
1845 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1846 {
1847         return NULL;
1848 }
1849
1850 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1851                                 nodemask_t *allowednodes)
1852 {
1853         return 1;
1854 }
1855
1856 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1857 {
1858 }
1859
1860 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1861 {
1862 }
1863
1864 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1865 {
1866         return true;
1867 }
1868
1869 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1870 {
1871         return true;
1872 }
1873
1874 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1875 {
1876 }
1877 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1878
1879 /*
1880  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1881  * a page.
1882  */
1883 static struct page *
1884 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1885                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1886                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1887 {
1888         struct zoneref *z;
1889         struct page *page = NULL;
1890         int classzone_idx;
1891         struct zone *zone;
1892         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1893         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1894         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1895
1896         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1897 zonelist_scan:
1898         /*
1899          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1900          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1901          */
1902         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1903                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1904                 unsigned long mark;
1905
1906                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1907                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1908                                 continue;
1909                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1910                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1911                                 continue;
1912                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1913                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1914                         goto try_this_zone;
1915                 /*
1916                  * Distribute pages in proportion to the individual
1917                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1918                  * page was allocated in should have no effect on the
1919                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1920                  *
1921                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1922                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1923                  * slowpath is entered, which will do another pass
1924                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1925                  * back to remote zones that do not partake in the
1926                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1927                  */
1928                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1929                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1930                                 continue;
1931                         if (zone_reclaim_mode &&
1932                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1933                                 continue;
1934                 }
1935                 /*
1936                  * When allocating a page cache page for writing, we
1937                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1938                  * limit, such that no single zone holds more than its
1939                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1940                  * The dirty limits take into account the zone's
1941                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1942                  * should be able to balance it without having to
1943                  * write pages from its LRU list.
1944                  *
1945                  * This may look like it could increase pressure on
1946                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1947                  * before they are full.  But the pages that do spill
1948                  * over are limited as the lower zones are protected
1949                  * by this very same mechanism.  It should not become
1950                  * a practical burden to them.
1951                  *
1952                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1953                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1954                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1955                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1956                  * zones are together not big enough to reach the
1957                  * global limit.  The proper fix for these situations
1958                  * will require awareness of zones in the
1959                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1960                  */
1961                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1962                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1963                         goto this_zone_full;
1964
1965                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1966                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1967                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1968                         int ret;
1969
1970                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1971                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1972                                 /*
1973                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1974                                  * and before considering the first zone allowed
1975                                  * by the cpuset.
1976                                  */
1977                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1978                                 zlc_active = 1;
1979                                 did_zlc_setup = 1;
1980                         }
1981
1982                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1983                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1984                                 goto this_zone_full;
1985
1986                         /*
1987                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1988                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1989                          */
1990                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1991                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1992                                 continue;
1993
1994                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1995                         switch (ret) {
1996                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1997                                 /* did not scan */
1998                                 continue;
1999                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2000                                 /* scanned but unreclaimable */
2001                                 continue;
2002                         default:
2003                                 /* did we reclaim enough */
2004                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2005                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2006                                         goto try_this_zone;
2007
2008                                 /*
2009                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2010                                  * Only mark the zone full if checking the min
2011                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2012                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2013                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2014                                  * when the watermark is between the low and
2015                                  * min watermarks.
2016                                  */
2017                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2018                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2019                                         goto this_zone_full;
2020
2021                                 continue;
2022                         }
2023                 }
2024
2025 try_this_zone:
2026                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2027                                                 gfp_mask, migratetype);
2028                 if (page)
2029                         break;
2030 this_zone_full:
2031                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2032                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2033         }
2034
2035         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2036                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2037                 zlc_active = 0;
2038                 goto zonelist_scan;
2039         }
2040
2041         if (page)
2042                 /*
2043                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2044                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2045                  * that the caller is taking steps that will free more
2046                  * memory. The caller should avoid the page being used
2047                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2048                  */
2049                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2050
2051         return page;
2052 }
2053
2054 /*
2055  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2056  * meminfo in irq context.
2057  */
2058 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2059 {
2060         bool ret = false;
2061
2062 #if NODES_SHIFT > 8
2063         ret = in_interrupt();
2064 #endif
2065         return ret;
2066 }
2067
2068 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2069                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2070                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2071
2072 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2073 {
2074         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2075
2076         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2077             debug_guardpage_minorder() > 0)
2078                 return;
2079
2080         /*
2081          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2082          * be inhibited in non-blockable contexts.
2083          */
2084         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2085                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2086
2087         /*
2088          * This documents exceptions given to allocations in certain
2089          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2090          * of allowed nodes.
2091          */
2092         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2093                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2094                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2095                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2096         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2097                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2098
2099         if (fmt) {
2100                 struct va_format vaf;
2101                 va_list args;
2102
2103                 va_start(args, fmt);
2104
2105                 vaf.fmt = fmt;
2106                 vaf.va = &args;
2107
2108                 pr_warn("%pV", &vaf);
2109
2110                 va_end(args);
2111         }
2112
2113         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2114                 current->comm, order, gfp_mask);
2115
2116         dump_stack();
2117         if (!should_suppress_show_mem())
2118                 show_mem(filter);
2119 }
2120
2121 static inline int
2122 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2123                                 unsigned long did_some_progress,
2124                                 unsigned long pages_reclaimed)
2125 {
2126         /* Do not loop if specifically requested */
2127         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2128                 return 0;
2129
2130         /* Always retry if specifically requested */
2131         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2132                 return 1;
2133
2134         /*
2135          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2136          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2137          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2138          */
2139         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2140                 return 0;
2141
2142         /*
2143          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2144          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2145          * implementations.
2146          */
2147         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2148                 return 1;
2149
2150         /*
2151          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2152          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2153          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2154          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2155          * allocation still fails, we stop retrying.
2156          */
2157         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2158                 return 1;
2159
2160         return 0;
2161 }
2162
2163 static inline struct page *
2164 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2165         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2166         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2167         int migratetype)
2168 {
2169         struct page *page;
2170
2171         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2172         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2173                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2174                 return NULL;
2175         }
2176
2177         /*
2178          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2179          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2180          * we're still under heavy pressure.
2181          */
2182         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2183                 order, zonelist, high_zoneidx,
2184                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2185                 preferred_zone, migratetype);
2186         if (page)
2187                 goto out;
2188
2189         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2190                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2191                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2192                         goto out;
2193                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2194                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2195                         goto out;
2196                 /*
2197                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2198                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2199                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2200                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2201                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2202                  */
2203                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2204                         goto out;
2205         }
2206         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2207         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2208
2209 out:
2210         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2211         return page;
2212 }
2213
2214 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2215 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2216 static struct page *
2217 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2218         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2219         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2220         int migratetype, bool sync_migration,
2221         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2222         unsigned long *did_some_progress)
2223 {
2224         if (!order)
2225                 return NULL;
2226
2227         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2228                 *deferred_compaction = true;
2229                 return NULL;
2230         }
2231
2232         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2233         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2234                                                 nodemask, sync_migration,
2235                                                 contended_compaction);
2236         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2237
2238         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2239                 struct page *page;
2240
2241                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2242                 drain_pages(get_cpu());
2243                 put_cpu();
2244
2245                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2246                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2247                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2248                                 preferred_zone, migratetype);
2249                 if (page) {
2250                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2251                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2252                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2253                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2254                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2255                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2256                         return page;
2257                 }
2258
2259                 /*
2260                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2261                  * The most likely reason is that pages exist,
2262                  * but not enough to satisfy watermarks.
2263                  */
2264                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2265
2266                 /*
2267                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2268                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2269                  */
2270                 if (sync_migration)
2271                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2272
2273                 cond_resched();
2274         }
2275
2276         return NULL;
2277 }
2278 #else
2279 static inline struct page *
2280 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2281         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2282         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2283         int migratetype, bool sync_migration,
2284         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2285         unsigned long *did_some_progress)
2286 {
2287         return NULL;
2288 }
2289 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2290
2291 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2292 static int
2293 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2294                   nodemask_t *nodemask)
2295 {
2296         struct reclaim_state reclaim_state;
2297         int progress;
2298
2299         cond_resched();
2300
2301         /* We now go into synchronous reclaim */
2302         cpuset_memory_pressure_bump();
2303         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2304         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2305         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2306         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2307
2308         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2309
2310         current->reclaim_state = NULL;
2311         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2312         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2313
2314         cond_resched();
2315
2316         return progress;
2317 }
2318
2319 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2320 static inline struct page *
2321 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2322         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2323         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2324         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2325 {
2326         struct page *page = NULL;
2327         bool drained = false;
2328
2329         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2330                                                nodemask);
2331         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2332                 return NULL;
2333
2334         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2335         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2336                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2337
2338 retry:
2339         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2340                                         zonelist, high_zoneidx,
2341                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2342                                         preferred_zone, migratetype);
2343
2344         /*
2345          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2346          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2347          */
2348         if (!page && !drained) {
2349                 drain_all_pages();
2350                 drained = true;
2351                 goto retry;
2352         }
2353
2354         return page;
2355 }
2356
2357 /*
2358  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2359  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2360  */
2361 static inline struct page *
2362 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2363         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2364         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2365         int migratetype)
2366 {
2367         struct page *page;
2368
2369         do {
2370                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2371                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2372                         preferred_zone, migratetype);
2373
2374                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2375                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2376         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2377
2378         return page;
2379 }
2380
2381 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2382                              struct zonelist *zonelist,
2383                              enum zone_type high_zoneidx,
2384                              struct zone *preferred_zone)
2385 {
2386         struct zoneref *z;
2387         struct zone *zone;
2388
2389         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2390                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2391                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2392                 /*
2393                  * Only reset the batches of zones that were actually
2394                  * considered in the fast path, we don't want to
2395                  * thrash fairness information for zones that are not
2396                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2397                  */
2398                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2399                         continue;
2400                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2401                                     high_wmark_pages(zone) -
2402                                     low_wmark_pages(zone) -
2403                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2404         }
2405 }
2406
2407 static inline int
2408 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2409 {
2410         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2411         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2412
2413         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2414         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2415
2416         /*
2417          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2418          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2419          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2420          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2421          */
2422         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2423
2424         if (!wait) {
2425                 /*
2426                  * Not worth trying to allocate harder for
2427                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2428                  */
2429                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2430                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2431                 /*
2432                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2433                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2434                  */
2435                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2436         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2437                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2438
2439         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2440                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2441                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2442                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2443                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2444                 else if (!in_interrupt() &&
2445                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2446                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2447                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2448         }
2449 #ifdef CONFIG_CMA
2450         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2451                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2452 #endif
2453         return alloc_flags;
2454 }
2455
2456 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2457 {
2458         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2459 }
2460
2461 static inline struct page *
2462 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2463         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2464         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2465         int migratetype)
2466 {
2467         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2468         struct page *page = NULL;
2469         int alloc_flags;
2470         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2471         unsigned long did_some_progress;
2472         bool sync_migration = false;
2473         bool deferred_compaction = false;
2474         bool contended_compaction = false;
2475
2476         /*
2477          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2478          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2479          * be using allocators in order of preference for an area that is
2480          * too large.
2481          */
2482         if (order >= MAX_ORDER) {
2483                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2484                 return NULL;
2485         }
2486
2487         /*
2488          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2489          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2490          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2491          * using a larger set of nodes after it has established that the
2492          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2493          * over allocated.
2494          */
2495         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2496                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2497                 goto nopage;
2498
2499 restart:
2500         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2501                          high_zoneidx, preferred_zone);
2502
2503         /*
2504          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2505          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2506          * to how we want to proceed.
2507          */
2508         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2509
2510         /*
2511          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2512          * cpusets.
2513          */
2514         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2515                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2516                                         &preferred_zone);
2517
2518 rebalance:
2519         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2520         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2521                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2522                         preferred_zone, migratetype);
2523         if (page)
2524                 goto got_pg;
2525
2526         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2527         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2528                 /*
2529                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2530                  * the allocation is high priority and these type of
2531                  * allocations are system rather than user orientated
2532                  */
2533                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2534
2535                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2536                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2537                                 preferred_zone, migratetype);
2538                 if (page) {
2539                         goto got_pg;
2540                 }
2541         }
2542
2543         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2544         if (!wait)
2545                 goto nopage;
2546
2547         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2548         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2549                 goto nopage;
2550
2551         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2552         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2553                 goto nopage;
2554
2555         /*
2556          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2557          * attempts after direct reclaim are synchronous
2558          */
2559         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2560                                         zonelist, high_zoneidx,
2561                                         nodemask,
2562                                         alloc_flags, preferred_zone,
2563                                         migratetype, sync_migration,
2564                                         &contended_compaction,
2565                                         &deferred_compaction,
2566                                         &did_some_progress);
2567         if (page)
2568                 goto got_pg;
2569         sync_migration = true;
2570
2571         /*
2572          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2573          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2574          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2575          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2576          */
2577         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2578                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2579                 goto nopage;
2580
2581         /* Try direct reclaim and then allocating */
2582         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2583                                         zonelist, high_zoneidx,
2584                                         nodemask,
2585                                         alloc_flags, preferred_zone,
2586                                         migratetype, &did_some_progress);
2587         if (page)
2588                 goto got_pg;
2589
2590         /*
2591          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2592          * running out of options and have to consider going OOM
2593          */
2594         if (!did_some_progress) {
2595                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2596                         if (oom_killer_disabled)
2597                                 goto nopage;
2598                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2599                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2600                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2601                                 goto nopage;
2602                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2603                                         zonelist, high_zoneidx,
2604                                         nodemask, preferred_zone,
2605                                         migratetype);
2606                         if (page)
2607                                 goto got_pg;
2608
2609                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2610                                 /*
2611                                  * The oom killer is not called for high-order
2612                                  * allocations that may fail, so if no progress
2613                                  * is being made, there are no other options and
2614                                  * retrying is unlikely to help.
2615                                  */
2616                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2617                                         goto nopage;
2618                                 /*
2619                                  * The oom killer is not called for lowmem
2620                                  * allocations to prevent needlessly killing
2621                                  * innocent tasks.
2622                                  */
2623                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2624                                         goto nopage;
2625                         }
2626
2627                         goto restart;
2628                 }
2629         }
2630
2631         /* Check if we should retry the allocation */
2632         pages_reclaimed += did_some_progress;
2633         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2634                                                 pages_reclaimed)) {
2635                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2636                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2637                 goto rebalance;
2638         } else {
2639                 /*
2640                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2641                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2642                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2643                  */
2644                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2645                                         zonelist, high_zoneidx,
2646                                         nodemask,
2647                                         alloc_flags, preferred_zone,
2648                                         migratetype, sync_migration,
2649                                         &contended_compaction,
2650                                         &deferred_compaction,
2651                                         &did_some_progress);
2652                 if (page)
2653                         goto got_pg;
2654         }
2655
2656 nopage:
2657         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2658         return page;
2659 got_pg:
2660         if (kmemcheck_enabled)
2661                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2662
2663         return page;
2664 }
2665
2666 /*
2667  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2668  */
2669 struct page *
2670 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2671                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2672 {
2673         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2674         struct zone *preferred_zone;
2675         struct page *page = NULL;
2676         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2677         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2678         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2679         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2680
2681         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2682
2683         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2684
2685         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2686
2687         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2688                 return NULL;
2689
2690         /*
2691          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2692          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2693          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2694          */
2695         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2696                 return NULL;
2697
2698         /*
2699          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2700          * verified in the (always inline) callee
2701          */
2702         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2703                 return NULL;
2704
2705 retry_cpuset:
2706         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2707
2708         /* The preferred zone is used for statistics later */
2709         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2710                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2711                                 &preferred_zone);
2712         if (!preferred_zone)
2713                 goto out;
2714
2715 #ifdef CONFIG_CMA
2716         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2717                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2718 #endif
2719         /* First allocation attempt */
2720         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2721                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2722                         preferred_zone, migratetype);
2723         if (unlikely(!page)) {
2724                 /*
2725                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2726                  * can deadlock because I/O on the device might not
2727                  * complete.
2728                  */
2729                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2730                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2731                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2732                                 preferred_zone, migratetype);
2733         }
2734
2735         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2736
2737 out:
2738         /*
2739          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2740          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2741          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2742          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2743          */
2744         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2745                 goto retry_cpuset;
2746
2747         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2748
2749         return page;
2750 }
2751 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2752
2753 /*
2754  * Common helper functions.
2755  */
2756 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2757 {
2758         struct page *page;
2759
2760         /*
2761          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2762          * a highmem page
2763          */
2764         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2765
2766         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2767         if (!page)
2768                 return 0;
2769         return (unsigned long) page_address(page);
2770 }
2771 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2772
2773 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2774 {
2775         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2776 }
2777 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2778
2779 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2780 {
2781         if (put_page_testzero(page)) {
2782                 if (order == 0)
2783                         free_hot_cold_page(page, 0);
2784                 else
2785                         __free_pages_ok(page, order);
2786         }
2787 }
2788
2789 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2790
2791 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2792 {
2793         if (addr != 0) {
2794                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2795                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2796         }
2797 }
2798
2799 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2800
2801 /*
2802  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2803  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2804  *
2805  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2806  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2807  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2808  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2809  *
2810  * The caller knows better which flags it relies on.
2811  */
2812 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2813 {
2814         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2815         __free_pages(page, order);
2816 }
2817
2818 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2819 {
2820         if (addr != 0) {
2821                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2822                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2823         }
2824 }
2825
2826 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2827 {
2828         if (addr) {
2829                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2830                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2831
2832                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2833                 while (used < alloc_end) {
2834                         free_page(used);
2835                         used += PAGE_SIZE;
2836                 }
2837         }
2838         return (void *)addr;
2839 }
2840
2841 /**
2842  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2843  * @size: the number of bytes to allocate
2844  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2845  *
2846  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2847  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2848  * allocate memory in power-of-two pages.
2849  *
2850  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2851  *
2852  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2853  */
2854 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2855 {
2856         unsigned int order = get_order(size);
2857         unsigned long addr;
2858
2859         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2860         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2861 }
2862 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2863
2864 /**
2865  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2866  *                         pages on a node.
2867  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2868  * @size: the number of bytes to allocate
2869  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2870  *
2871  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2872  * back.
2873  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2874  * but is not exact.
2875  */
2876 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2877 {
2878         unsigned order = get_order(size);
2879         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2880         if (!p)
2881                 return NULL;
2882         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2883 }
2884 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2885
2886 /**
2887  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2888  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2889  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2890  *
2891  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2892  */
2893 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2894 {
2895         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2896         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2897
2898         while (addr < end) {
2899                 free_page(addr);
2900                 addr += PAGE_SIZE;
2901         }
2902 }
2903 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2904
2905 /**
2906  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2907  * @offset: The zone index of the highest zone
2908  *
2909  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2910  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2911  * zone, the number of pages is calculated as:
2912  *     managed_pages - high_pages
2913  */
2914 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2915 {
2916         struct zoneref *z;
2917         struct zone *zone;
2918
2919         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2920         unsigned long sum = 0;
2921
2922         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2923
2924         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2925                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2926                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2927                 if (size > high)
2928                         sum += size - high;
2929         }
2930
2931         return sum;
2932 }
2933
2934 /**
2935  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2936  *
2937  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2938  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2939  */
2940 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2941 {
2942         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2943 }
2944 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2945
2946 /**
2947  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2948  *
2949  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2950  * high watermark within all zones.
2951  */
2952 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2953 {
2954         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2955 }
2956
2957 static inline void show_node(struct zone *zone)
2958 {
2959         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2960                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2961 }
2962
2963 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2964 {
2965         val->totalram = totalram_pages;
2966         val->sharedram = 0;
2967         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2968         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2969         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2970         val->freehigh = nr_free_highpages();
2971         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2972 }
2973
2974 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2975
2976 #ifdef CONFIG_NUMA
2977 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2978 {
2979         int zone_type;          /* needs to be signed */
2980         unsigned long managed_pages = 0;
2981         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2982
2983         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2984                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2985         val->totalram = managed_pages;
2986         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2987 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2988         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2989         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2990                         NR_FREE_PAGES);
2991 #else
2992         val->totalhigh = 0;
2993         val->freehigh = 0;
2994 #endif
2995         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2996 }
2997 #endif
2998
2999 /*
3000  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3001  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3002  */
3003 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3004 {
3005         bool ret = false;
3006         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3007
3008         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3009                 goto out;
3010
3011         do {
3012                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3013                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3014         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3015 out:
3016         return ret;
3017 }
3018
3019 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3020
3021 static void show_migration_types(unsigned char type)
3022 {
3023         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3024                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3025                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3026                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3027                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3028 #ifdef CONFIG_CMA
3029                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3030 #endif
3031 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3032                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3033 #endif
3034         };
3035         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3036         char *p = tmp;
3037         int i;
3038
3039         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3040                 if (type & (1 << i))
3041                         *p++ = types[i];
3042         }
3043
3044         *p = '\0';
3045         printk("(%s) ", tmp);
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3050  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3051  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3052  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3053  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3054  */
3055 void show_free_areas(unsigned int filter)
3056 {
3057         int cpu;
3058         struct zone *zone;
3059
3060         for_each_populated_zone(zone) {
3061                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3062                         continue;
3063                 show_node(zone);
3064                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3065
3066                 for_each_online_cpu(cpu) {
3067                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3068
3069                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3070
3071                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3072                                cpu, pageset->pcp.high,
3073                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3074                 }
3075         }
3076
3077         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3078                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3079                 " unevictable:%lu"
3080                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3081                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3082                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3083                 " free_cma:%lu\n",
3084                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3085                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3086                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3087                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3088                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3089                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3090                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3091                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3092                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3093                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3094                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3095                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3096                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3097                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3098                 global_page_state(NR_SHMEM),
3099                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3100                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3101                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3102
3103         for_each_populated_zone(zone) {
3104                 int i;
3105
3106                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3107                         continue;
3108                 show_node(zone);
3109                 printk("%s"
3110                         " free:%lukB"
3111                         " min:%lukB"
3112                         " low:%lukB"
3113                         " high:%lukB"
3114                         " active_anon:%lukB"
3115                         " inactive_anon:%lukB"
3116                         " active_file:%lukB"
3117                         " inactive_file:%lukB"
3118                         " unevictable:%lukB"
3119                         " isolated(anon):%lukB"
3120                         " isolated(file):%lukB"
3121                         " present:%lukB"
3122                         " managed:%lukB"
3123                         " mlocked:%lukB"
3124                         " dirty:%lukB"
3125                         " writeback:%lukB"
3126                         " mapped:%lukB"
3127                         " shmem:%lukB"
3128                         " slab_reclaimable:%lukB"
3129                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3130                         " kernel_stack:%lukB"
3131                         " pagetables:%lukB"
3132                         " unstable:%lukB"
3133                         " bounce:%lukB"
3134                         " free_cma:%lukB"
3135                         " writeback_tmp:%lukB"
3136                         " pages_scanned:%lu"
3137                         " all_unreclaimable? %s"
3138                         "\n",
3139                         zone->name,
3140                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3141                         K(min_wmark_pages(zone)),
3142                         K(low_wmark_pages(zone)),
3143                         K(high_wmark_pages(zone)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3147                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3151                         K(zone->present_pages),
3152                         K(zone->managed_pages),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3155                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3159                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3160                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3161                                 THREAD_SIZE / 1024,
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3165                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3166                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3167                         zone->pages_scanned,
3168                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3169                         );
3170                 printk("lowmem_reserve[]:");
3171                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3172                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3173                 printk("\n");
3174         }
3175
3176         for_each_populated_zone(zone) {
3177                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3178                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3179
3180                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3181                         continue;
3182                 show_node(zone);
3183                 printk("%s: ", zone->name);
3184
3185                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3186                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3187                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3188                         int type;
3189
3190                         nr[order] = area->nr_free;
3191                         total += nr[order] << order;
3192
3193                         types[order] = 0;
3194                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3195                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3196                                         types[order] |= 1 << type;
3197                         }
3198                 }
3199                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3200                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3201                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3202                         if (nr[order])
3203                                 show_migration_types(types[order]);
3204                 }
3205                 printk("= %lukB\n", K(total));
3206         }
3207
3208         hugetlb_show_meminfo();
3209
3210         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3211
3212         show_swap_cache_info();
3213 }
3214
3215 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3216 {
3217         zoneref->zone = zone;
3218         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3219 }
3220
3221 /*
3222  * Builds allocation fallback zone lists.
3223  *
3224  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3225  */
3226 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3227                                 int nr_zones)
3228 {
3229         struct zone *zone;
3230         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3231
3232         do {
3233                 zone_type--;
3234                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3235                 if (populated_zone(zone)) {
3236                         zoneref_set_zone(zone,
3237                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3238                         check_highest_zone(zone_type);
3239                 }
3240         } while (zone_type);
3241
3242         return nr_zones;
3243 }
3244
3245
3246 /*
3247  *  zonelist_order:
3248  *  0 = automatic detection of better ordering.
3249  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3250  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3251  *
3252  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3253  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3254  */
3255 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3256 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3257 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3258
3259 /* zonelist order in the kernel.
3260  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3261  */
3262 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3263 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3264
3265
3266 #ifdef CONFIG_NUMA
3267 /* The value user specified ....changed by config */
3268 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3269 /* string for sysctl */
3270 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3271 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3272
3273 /*
3274  * interface for configure zonelist ordering.
3275  * command line option "numa_zonelist_order"
3276  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3277  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3278  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3279  */
3280
3281 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3282 {
3283         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3284                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3285         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3286                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3287         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3288                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3289         } else {
3290                 printk(KERN_WARNING
3291                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3292                         "%s\n", s);
3293                 return -EINVAL;
3294         }
3295         return 0;
3296 }
3297
3298 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3299 {
3300         int ret;
3301
3302         if (!s)
3303                 return 0;
3304
3305         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3306         if (ret == 0)
3307                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3308
3309         return ret;
3310 }
3311 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3312
3313 /*
3314  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3315  */
3316 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3317                 void __user *buffer, size_t *length,
3318                 loff_t *ppos)
3319 {
3320         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3321         int ret;
3322         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3323
3324         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3325         if (write) {
3326                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3327                         ret = -EINVAL;
3328                         goto out;
3329                 }
3330                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3331         }
3332         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3333         if (ret)
3334                 goto out;
3335         if (write) {
3336                 int oldval = user_zonelist_order;
3337
3338                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3339                 if (ret) {
3340                         /*
3341                          * bogus value.  restore saved string
3342                          */
3343                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3344                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3345                         user_zonelist_order = oldval;
3346                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3347                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3348                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3349                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3350                 }
3351         }
3352 out:
3353         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3354         return ret;
3355 }
3356
3357
3358 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3359 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3360
3361 /**
3362  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3363  * @node: node whose fallback list we're appending
3364  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3365  *
3366  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3367  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3368  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3369  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3370  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3371  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3372  * on them otherwise.
3373  * It returns -1 if no node is found.
3374  */
3375 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3376 {
3377         int n, val;
3378         int min_val = INT_MAX;
3379         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3380         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3381
3382         /* Use the local node if we haven't already */
3383         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3384                 node_set(node, *used_node_mask);
3385                 return node;
3386         }
3387
3388         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3389
3390                 /* Don't want a node to appear more than once */
3391                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3392                         continue;
3393
3394                 /* Use the distance array to find the distance */
3395                 val = node_distance(node, n);
3396
3397                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3398                 val += (n < node);
3399
3400                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3401                 tmp = cpumask_of_node(n);
3402                 if (!cpumask_empty(tmp))
3403                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3404
3405                 /* Slight preference for less loaded node */
3406                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3407                 val += node_load[n];
3408
3409                 if (val < min_val) {
3410                         min_val = val;
3411                         best_node = n;
3412                 }
3413         }
3414
3415         if (best_node >= 0)
3416                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3417
3418         return best_node;
3419 }
3420
3421
3422 /*
3423  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3424  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3425  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3426  */
3427 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3428 {
3429         int j;
3430         struct zonelist *zonelist;
3431
3432         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3433         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3434                 ;
3435         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3436         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3437         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3438 }
3439
3440 /*
3441  * Build gfp_thisnode zonelists
3442  */
3443 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3444 {
3445         int j;
3446         struct zonelist *zonelist;
3447
3448         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3449         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3450         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3451         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3452 }
3453
3454 /*
3455  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3456  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3457  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3458  * may still exist in local DMA zone.
3459  */
3460 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3461
3462 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3463 {
3464         int pos, j, node;
3465         int zone_type;          /* needs to be signed */
3466         struct zone *z;
3467         struct zonelist *zonelist;
3468
3469         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3470         pos = 0;
3471         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3472                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3473                         node = node_order[j];
3474                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3475                         if (populated_zone(z)) {
3476                                 zoneref_set_zone(z,
3477                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3478                                 check_highest_zone(zone_type);
3479                         }
3480                 }
3481         }
3482         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3483         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3484 }
3485
3486 static int default_zonelist_order(void)
3487 {
3488         int nid, zone_type;
3489         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3490         struct zone *z;
3491         int average_size;
3492         /*
3493          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3494          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3495          * into OOM very easily.
3496          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3497          */
3498         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3499         low_kmem_size = 0;
3500         total_size = 0;
3501         for_each_online_node(nid) {
3502                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3503                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3504                         if (populated_zone(z)) {
3505                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3506                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3507                                 total_size += z->managed_pages;
3508                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3509                                 /*
3510                                  * If any node has only lowmem, then node order
3511                                  * is preferred to allow kernel allocations
3512                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3513                                  * on other nodes when there is an abundance of
3514                                  * lowmem available to allocate from.
3515                                  */
3516                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3517                         }
3518                 }
3519         }
3520         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3521             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3522                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3523         /*
3524          * look into each node's config.
3525          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3526          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3527          */
3528         average_size = total_size /
3529                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3530         for_each_online_node(nid) {
3531                 low_kmem_size = 0;
3532                 total_size = 0;
3533                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3534                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3535                         if (populated_zone(z)) {
3536                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3537                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3538                                 total_size += z->present_pages;
3539                         }
3540                 }
3541                 if (low_kmem_size &&
3542                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3543                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3544                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3545         }
3546         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3547 }
3548
3549 static void set_zonelist_order(void)
3550 {
3551         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3552                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3553         else
3554                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3555 }
3556
3557 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3558 {
3559         int j, node, load;
3560         enum zone_type i;
3561         nodemask_t used_mask;
3562         int local_node, prev_node;
3563         struct zonelist *zonelist;
3564         int order = current_zonelist_order;
3565
3566         /* initialize zonelists */
3567         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3568                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3569                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3570                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3571         }
3572
3573         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3574         local_node = pgdat->node_id;
3575         load = nr_online_nodes;
3576         prev_node = local_node;
3577         nodes_clear(used_mask);
3578
3579         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3580         j = 0;
3581
3582         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3583                 /*
3584                  * We don't want to pressure a particular node.
3585                  * So adding penalty to the first node in same
3586                  * distance group to make it round-robin.
3587                  */
3588                 if (node_distance(local_node, node) !=
3589                     node_distance(local_node, prev_node))
3590                         node_load[node] = load;
3591
3592                 prev_node = node;
3593                 load--;
3594                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3595                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3596                 else
3597                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3598         }
3599
3600         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3601                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3602                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3603         }
3604
3605         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3606 }
3607
3608 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3609 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3610 {
3611         struct zonelist *zonelist;
3612         struct zonelist_cache *zlc;
3613         struct zoneref *z;
3614
3615         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3616         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3617         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3618         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3619                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3620 }
3621
3622 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3623 /*
3624  * Return node id of node used for "local" allocations.
3625  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3626  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3627  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3628  */
3629 int local_memory_node(int node)
3630 {
3631         struct zone *zone;
3632
3633         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3634                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3635                                    NULL,
3636                                    &zone);
3637         return zone->node;
3638 }
3639 #endif
3640
3641 #else   /* CONFIG_NUMA */
3642
3643 static void set_zonelist_order(void)
3644 {
3645         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3646 }
3647
3648 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3649 {
3650         int node, local_node;
3651         enum zone_type j;
3652         struct zonelist *zonelist;
3653
3654         local_node = pgdat->node_id;
3655
3656         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3657         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3658
3659         /*
3660          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3661          * of all the other nodes.
3662          * We don't want to pressure a particular node, so when
3663          * building the zones for node N, we make sure that the
3664          * zones coming right after the local ones are those from
3665          * node N+1 (modulo N)
3666          */
3667         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3668                 if (!node_online(node))
3669                         continue;
3670                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3671         }
3672         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3673                 if (!node_online(node))
3674                         continue;
3675                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3676         }
3677
3678         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3679         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3680 }
3681
3682 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3683 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3684 {
3685         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3686 }
3687
3688 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3689
3690 /*
3691  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3692  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3693  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3694  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3695  * with interrupts disabled.
3696  *
3697  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3698  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3699  * hotplugged processors.
3700  *
3701  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3702  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3703  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3704  */
3705 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3706 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3707 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3708
3709 /*
3710  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3711  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3712  */
3713 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3714
3715 /* return values int ....just for stop_machine() */
3716 static int __build_all_zonelists(void *data)
3717 {
3718         int nid;
3719         int cpu;
3720         pg_data_t *self = data;
3721
3722 #ifdef CONFIG_NUMA
3723         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3724 #endif
3725
3726         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3727                 build_zonelists(self);
3728                 build_zonelist_cache(self);
3729         }
3730
3731         for_each_online_node(nid) {
3732                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3733
3734                 build_zonelists(pgdat);
3735                 build_zonelist_cache(pgdat);
3736         }
3737
3738         /*
3739          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3740          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3741          * each zone will be allocated later when the per cpu
3742          * allocator is available.
3743          *
3744          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3745          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3746          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3747          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3748          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3749          * (a chicken-egg dilemma).
3750          */
3751         for_each_possible_cpu(cpu) {
3752                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3753
3754 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3755                 /*
3756                  * We now know the "local memory node" for each node--
3757                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3758                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3759                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3760                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3761                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3762                  */
3763                 if (cpu_online(cpu))
3764                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3765 #endif
3766         }
3767
3768         return 0;
3769 }
3770
3771 /*
3772  * Called with zonelists_mutex held always
3773  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3774  */
3775 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3776 {
3777         set_zonelist_order();
3778
3779         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3780                 __build_all_zonelists(NULL);
3781                 mminit_verify_zonelist();
3782                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3783         } else {
3784 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3785                 if (zone)
3786                         setup_zone_pageset(zone);
3787 #endif
3788                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3789                    of zonelist */
3790                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3791                 /* cpuset refresh routine should be here */
3792         }
3793         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3794         /*
3795          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3796          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3797          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3798          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3799          * disabled and enable it later
3800          */
3801         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3802                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3803         else
3804                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3805
3806         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3807                 "Total pages: %ld\n",
3808                         nr_online_nodes,
3809                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3810                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3811                         vm_total_pages);
3812 #ifdef CONFIG_NUMA
3813         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3814 #endif
3815 }
3816
3817 /*
3818  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3819  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3820  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3821  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3822  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3823  * conservative, even though it seems large.
3824  *
3825  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3826  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3827  */
3828 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3829
3830 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3831 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3832 {
3833         unsigned long size = 1;
3834
3835         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3836
3837         while (size < pages)
3838                 size <<= 1;
3839
3840         /*
3841          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3842          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3843          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3844          */
3845         size = min(size, 4096UL);
3846
3847         return max(size, 4UL);
3848 }
3849 #else
3850 /*
3851  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3852  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3853  *
3854  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3855  *
3856  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3857  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3858  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3859  *
3860  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3861  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3862  *
3863  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3864  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3865  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3866  */
3867 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3868 {
3869         return 4096UL;
3870 }
3871 #endif
3872
3873 /*
3874  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3875  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3876  * hash function before the remainder is taken.
3877  */
3878 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3879 {
3880         return ffz(~size);
3881 }
3882
3883 /*
3884  * Check if a pageblock contains reserved pages
3885  */
3886 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3887 {
3888         unsigned long pfn;
3889
3890         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3891                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3892                         return 1;
3893         }
3894         return 0;
3895 }
3896
3897 /*
3898  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3899  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3900  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3901  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3902  * blocks as reclaim kicks in
3903  */
3904 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3905 {
3906         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3907         struct page *page;
3908         unsigned long block_migratetype;
3909         int reserve;
3910
3911         /*
3912          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3913          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3914          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3915          * the block.
3916          */
3917         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3918         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3919         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3920         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3921                                                         pageblock_order;
3922
3923         /*
3924          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3925          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3926          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3927          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3928          * future allocation of hugepages at runtime.
3929          */
3930         reserve = min(2, reserve);
3931
3932         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3933                 if (!pfn_valid(pfn))
3934                         continue;
3935                 page = pfn_to_page(pfn);
3936
3937                 /* Watch out for overlapping nodes */
3938                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3939                         continue;
3940
3941                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3942
3943                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3944                 if (reserve > 0) {
3945                         /*
3946                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3947                          * them.
3948                          */
3949                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3950                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3951                                 continue;
3952
3953                         /* If this block is reserved, account for it */
3954                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3955                                 reserve--;
3956                                 continue;
3957                         }
3958
3959                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3960                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3961                                 set_pageblock_migratetype(page,
3962                                                         MIGRATE_RESERVE);
3963                                 move_freepages_block(zone, page,
3964                                                         MIGRATE_RESERVE);
3965                                 reserve--;
3966                                 continue;
3967                         }
3968                 }
3969
3970                 /*
3971                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3972                  * take it back
3973                  */
3974                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3975                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3976                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3977                 }
3978         }
3979 }
3980
3981 /*
3982  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3983  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3984  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3985  */
3986 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3987                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3988 {
3989         struct page *page;
3990         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3991         unsigned long pfn;
3992         struct zone *z;
3993
3994         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3995                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3996
3997         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3998         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3999                 /*
4000                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4001                  * handed to this function.  They do not
4002                  * exist on hotplugged memory.
4003                  */
4004                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4005                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4006                                 continue;
4007                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4008                                 continue;
4009                 }
4010                 page = pfn_to_page(pfn);
4011                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4012                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4013                 init_page_count(page);
4014                 page_mapcount_reset(page);
4015                 page_cpupid_reset_last(page);
4016                 SetPageReserved(page);
4017                 /*
4018                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4019                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4020                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4021                  * the address space during boot when many long-lived
4022                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4023                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4024                  * setup_zone_migrate_reserve()
4025                  *
4026                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4027                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4028                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4029                  * pfn out of zone.
4030                  */
4031                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4032                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4033                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4034                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4035
4036                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4037 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4038                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4039                 if (!is_highmem_idx(zone))
4040                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4041 #endif
4042         }
4043 }
4044
4045 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4046 {
4047         int order, t;
4048         for_each_migratetype_order(order, t) {
4049                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4050                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4051         }
4052 }
4053
4054 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4055 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4056         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4057 #endif
4058
4059 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4060 {
4061 #ifdef CONFIG_MMU
4062         int batch;
4063
4064         /*
4065          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4066          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4067          *
4068          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4069          */
4070         batch = zone->managed_pages / 1024;
4071         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4072                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4073         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4074         if (batch < 1)
4075                 batch = 1;
4076
4077         /*
4078          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4079          * of 2 value was found to be more likely to have
4080          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4081          *
4082          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4083          * batches of pages, one task can end up with a lot
4084          * of pages of one half of the possible page colors
4085          * and the other with pages of the other colors.
4086          */
4087         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4088
4089         return batch;
4090
4091 #else
4092         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4093          * conditions.
4094          *
4095          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4096          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4097          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4098          *
4099          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4100          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4101          * can be a significant delay between the individual batches being
4102          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4103          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4104          */
4105         return 0;
4106 #endif
4107 }
4108
4109 /*
4110  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4111  * ->batch must never be higher then ->high.
4112  * The following function updates them in a safe manner without read side
4113  * locking.
4114  *
4115  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4116  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4117  *
4118  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4119  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4120  * exist).
4121  */
4122 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4123                 unsigned long batch)
4124 {
4125        /* start with a fail safe value for batch */
4126         pcp->batch = 1;
4127         smp_wmb();
4128
4129        /* Update high, then batch, in order */
4130         pcp->high = high;
4131         smp_wmb();
4132
4133         pcp->batch = batch;
4134 }
4135
4136 /* a companion to pageset_set_high() */
4137 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4138 {
4139         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4140 }
4141
4142 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4143 {
4144         struct per_cpu_pages *pcp;
4145         int migratetype;
4146
4147         memset(p, 0, sizeof(*p));
4148
4149         pcp = &p->pcp;
4150         pcp->count = 0;
4151         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4152                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4153 }
4154
4155 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4156 {
4157         pageset_init(p);
4158         pageset_set_batch(p, batch);
4159 }
4160
4161 /*
4162  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4163  * to the value high for the pageset p.
4164  */
4165 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4166                                 unsigned long high)
4167 {
4168         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4169         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4170                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4171
4172         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4173 }
4174
4175 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4176                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4177 {
4178         if (percpu_pagelist_fraction)
4179                 pageset_set_high(pcp,
4180                         (zone->managed_pages /
4181                                 percpu_pagelist_fraction));
4182         else
4183                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4184 }
4185
4186 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4187 {
4188         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4189
4190         pageset_init(pcp);
4191         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4192 }
4193
4194 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4195 {
4196         int cpu;
4197         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4198         for_each_possible_cpu(cpu)
4199                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4200 }
4201
4202 /*
4203  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4204  * Before this call only boot pagesets were available.
4205  */
4206 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4207 {
4208         struct zone *zone;
4209
4210         for_each_populated_zone(zone)
4211                 setup_zone_pageset(zone);
4212 }
4213
4214 static noinline __init_refok
4215 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4216 {
4217         int i;
4218         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4219         size_t alloc_size;
4220
4221         /*
4222          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4223          * per zone.
4224          */
4225         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4226                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4227         zone->wait_table_bits =
4228                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4229         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4230                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4231
4232         if (!slab_is_available()) {
4233                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4234                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4235         } else {
4236                 /*
4237                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4238                  * via memory hot-add.
4239                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4240                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4241                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4242                  * node itself as well.
4243                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4244                  * necessary.
4245                  */
4246                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4247         }
4248         if (!zone->wait_table)
4249                 return -ENOMEM;
4250
4251         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4252                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4253
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4258 {
4259         /*
4260          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4261          * relies on the ability of the linker to provide the
4262          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4263          */
4264         zone->pageset = &boot_pageset;
4265
4266         if (populated_zone(zone))
4267                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4268                         zone->name, zone->present_pages,
4269                                          zone_batchsize(zone));
4270 }
4271
4272 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4273                                         unsigned long zone_start_pfn,
4274                                         unsigned long size,
4275                                         enum memmap_context context)
4276 {
4277         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4278         int ret;
4279         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4280         if (ret)
4281                 return ret;
4282         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4283
4284         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4285
4286         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4287                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4288                         pgdat->node_id,
4289                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4290                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4291
4292         zone_init_free_lists(zone);
4293
4294         return 0;
4295 }
4296
4297 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4298 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4299 /*
4300  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4301  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4302  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4303  * alternative
4304  */
4305 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4306 {
4307         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4308         int nid;
4309         /*
4310          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4311          * when the kernel is running single-threaded.
4312          */
4313         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4314         static int __meminitdata last_nid;
4315
4316         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4317                 return last_nid;
4318
4319         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4320         if (nid != -1) {
4321                 last_start_pfn = start_pfn;
4322                 last_end_pfn = end_pfn;
4323                 last_nid = nid;
4324         }
4325
4326         return nid;
4327 }
4328 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4329
4330 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4331 {
4332         int nid;
4333
4334         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4335         if (nid >= 0)
4336                 return nid;
4337         /* just returns 0 */
4338         return 0;
4339 }
4340
4341 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4342 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4343 {
4344         int nid;
4345
4346         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4347         if (nid >= 0 && nid != node)
4348                 return false;
4349         return true;
4350 }
4351 #endif
4352
4353 /**
4354  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4355  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4356  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4357  *
4358  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4359  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4360  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4361  */
4362 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4363 {
4364         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4365         int i, this_nid;
4366
4367         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4368                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4369                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4370
4371                 if (start_pfn < end_pfn)
4372                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4373                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4374                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4375         }
4376 }
4377
4378 /**
4379  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4380  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4381  *
4382  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4383  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4384  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4385  */
4386 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4387 {
4388         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4389         int i, this_nid;
4390
4391         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4392                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4393 }
4394
4395 /**
4396  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4397  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4398  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4399  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4400  *
4401  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4402  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4403  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4404  * PFNs will be 0.
4405  */
4406 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4407                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4408 {
4409         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4410         int i;
4411
4412         *start_pfn = -1UL;
4413         *end_pfn = 0;
4414
4415         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4416                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4417                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4418         }
4419
4420         if (*start_pfn == -1UL)
4421                 *start_pfn = 0;
4422 }
4423
4424 /*
4425  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4426  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4427  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4428  */
4429 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4430 {
4431         int zone_index;
4432         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4433                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4434                         continue;
4435
4436                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4437                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4438                         break;
4439         }
4440
4441         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4442         movable_zone = zone_index;
4443 }
4444
4445 /*
4446  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4447  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4448  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4449  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4450  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4451  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4452  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4453  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4454  */
4455 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4456                                         unsigned long zone_type,
4457                                         unsigned long node_start_pfn,
4458                                         unsigned long node_end_pfn,
4459                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4460                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4461 {
4462         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4463         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4464                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4465                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4466                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4467                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4468                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4469
4470                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4471                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4472                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4473                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4474
4475                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4476                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4477                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4478         }
4479 }
4480
4481 /*
4482  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4483  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4484  */
4485 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4486                                         unsigned long zone_type,
4487                                         unsigned long node_start_pfn,
4488                                         unsigned long node_end_pfn,
4489                                         unsigned long *ignored)
4490 {
4491         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4492
4493         /* Get the start and end of the zone */
4494         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4495         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4496         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4497                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4498                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4499
4500         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4501         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4502                 return 0;
4503
4504         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4505         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4506         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4507
4508         /* Return the spanned pages */
4509         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4510 }
4511
4512 /*
4513  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4514  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4515  */
4516 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4517                                 unsigned long range_start_pfn,
4518                                 unsigned long range_end_pfn)
4519 {
4520         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4521         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4522         int i;
4523
4524         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4525                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4526                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4527                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4528         }
4529         return nr_absent;
4530 }
4531
4532 /**
4533  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4534  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4535  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4536  *
4537  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4538  */
4539 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4540                                                         unsigned long end_pfn)
4541 {
4542         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4543 }
4544
4545 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4546 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4547                                         unsigned long zone_type,
4548                                         unsigned long node_start_pfn,
4549                                         unsigned long node_end_pfn,
4550                                         unsigned long *ignored)
4551 {
4552         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4553         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4554         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4555
4556         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4557         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4558
4559         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4560                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4561                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4562         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4563 }
4564
4565 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4566 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4567                                         unsigned long zone_type,
4568                                         unsigned long node_start_pfn,
4569                                         unsigned long node_end_pfn,
4570                                         unsigned long *zones_size)
4571 {
4572         return zones_size[zone_type];
4573 }
4574
4575 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4576                                                 unsigned long zone_type,
4577                                                 unsigned long node_start_pfn,
4578                                                 unsigned long node_end_pfn,
4579                                                 unsigned long *zholes_size)
4580 {
4581         if (!zholes_size)
4582                 return 0;
4583
4584         return zholes_size[zone_type];
4585 }
4586
4587 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4588
4589 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4590                                                 unsigned long node_start_pfn,
4591                                                 unsigned long node_end_pfn,
4592                                                 unsigned long *zones_size,
4593                                                 unsigned long *zholes_size)
4594 {
4595         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4596         enum zone_type i;
4597
4598         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4599                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4600                                                          node_start_pfn,
4601                                                          node_end_pfn,
4602                                                          zones_size);
4603         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4604
4605         realtotalpages = totalpages;
4606         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4607                 realtotalpages -=
4608                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4609                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4610                                                   zholes_size);
4611         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4612         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4613                                                         realtotalpages);
4614 }
4615
4616 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4617 /*
4618  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4619  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4620  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4621  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4622  * bytes.
4623  */
4624 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4625 {
4626         unsigned long usemapsize;
4627
4628         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4629         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4630         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4631         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4632         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4633
4634         return usemapsize / 8;
4635 }
4636
4637 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4638                                 struct zone *zone,
4639                                 unsigned long zone_start_pfn,
4640                                 unsigned long zonesize)
4641 {
4642         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4643         zone->pageblock_flags = NULL;
4644         if (usemapsize)
4645                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4646                                                                    usemapsize);
4647 }
4648 #else
4649 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4650                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4651 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4652
4653 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4654
4655 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4656 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4657 {
4658         unsigned int order;
4659
4660         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4661         if (pageblock_order)
4662                 return;
4663
4664         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4665                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4666         else
4667                 order = MAX_ORDER - 1;
4668
4669         /*
4670          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4671          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4672          * powerpc.
4673          */
4674         pageblock_order = order;
4675 }
4676 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4677
4678 /*
4679  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4680  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4681  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4682  * the kernel config
4683  */
4684 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4685 {
4686 }
4687
4688 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4689
4690 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4691                                                    unsigned long present_pages)
4692 {
4693         unsigned long pages = spanned_pages;
4694
4695         /*
4696          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4697          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4698          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4699          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4700          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4701          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4702          */
4703         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4704             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4705                 pages = present_pages;
4706
4707         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Set up the zone data structures:
4712  *   - mark all pages reserved
4713  *   - mark all memory queues empty
4714  *   - clear the memory bitmaps
4715  *
4716  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4717  */
4718 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4719                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4720                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4721 {
4722         enum zone_type j;
4723         int nid = pgdat->node_id;
4724         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4725         int ret;
4726
4727         pgdat_resize_init(pgdat);
4728 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4729         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4730         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4731         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4732 #endif
4733         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4734         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4735         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4736
4737         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4738                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4739                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4740
4741                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4742                                                   node_end_pfn, zones_size);
4743                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4744                                                                 node_start_pfn,
4745                                                                 node_end_pfn,
4746                                                                 zholes_size);
4747
4748                 /*
4749                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4750                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4751                  * and per-cpu initialisations
4752                  */
4753                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4754                 if (freesize >= memmap_pages) {
4755                         freesize -= memmap_pages;
4756                         if (memmap_pages)
4757                                 printk(KERN_DEBUG
4758                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4759                                        zone_names[j], memmap_pages);
4760                 } else
4761                         printk(KERN_WARNING
4762                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4763                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4764
4765                 /* Account for reserved pages */
4766                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4767                         freesize -= dma_reserve;
4768                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4769                                         zone_names[0], dma_reserve);
4770                 }
4771
4772                 if (!is_highmem_idx(j))
4773                         nr_kernel_pages += freesize;
4774                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4775                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4776                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4777                 nr_all_pages += freesize;
4778
4779                 zone->spanned_pages = size;
4780                 zone->present_pages = realsize;
4781                 /*
4782                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4783                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4784                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4785                  */
4786                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4787 #ifdef CONFIG_NUMA
4788                 zone->node = nid;
4789                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4790                                                 / 100;
4791                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4792 #endif
4793                 zone->name = zone_names[j];
4794                 spin_lock_init(&zone->lock);
4795                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4796                 zone_seqlock_init(zone);
4797                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4798                 zone_pcp_init(zone);
4799
4800                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4801                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4802
4803                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4804                 if (!size)
4805                         continue;
4806
4807                 set_pageblock_order();
4808                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4809                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4810                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4811                 BUG_ON(ret);
4812                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4813                 zone_start_pfn += size;
4814         }
4815 }
4816
4817 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4818 {
4819         /* Skip empty nodes */
4820         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4821                 return;
4822
4823 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4824         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4825         if (!pgdat->node_mem_map) {
4826                 unsigned long size, start, end;
4827                 struct page *map;
4828
4829                 /*
4830                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4831                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4832                  * for the buddy allocator to function correctly.
4833                  */
4834                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4835                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4836                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4837                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4838                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4839                 if (!map)
4840                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4841                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4842         }
4843 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4844         /*
4845          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4846          */
4847         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4848                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4849 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4850                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4851                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4852 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4853         }
4854 #endif
4855 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4856 }
4857
4858 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4859                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4860 {
4861         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4862         unsigned long start_pfn = 0;
4863         unsigned long end_pfn = 0;
4864
4865         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4866         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4867
4868         pgdat->node_id = nid;
4869         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4870         init_zone_allows_reclaim(nid);
4871 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4872         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4873 #endif
4874         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4875                                   zones_size, zholes_size);
4876
4877         alloc_node_mem_map(pgdat);
4878 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4879         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4880                 nid, (unsigned long)pgdat,
4881                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4882 #endif
4883
4884         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4885                             zones_size, zholes_size);
4886 }
4887
4888 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4889
4890 #if MAX_NUMNODES > 1
4891 /*
4892  * Figure out the number of possible node ids.
4893  */
4894 void __init setup_nr_node_ids(void)
4895 {
4896         unsigned int node;
4897         unsigned int highest = 0;
4898
4899         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4900                 highest = node;
4901         nr_node_ids = highest + 1;
4902 }
4903 #endif
4904
4905 /**
4906  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4907  *
4908  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4909  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4910  * all the nodes.
4911  *
4912  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4913  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4914  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4915  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4916  *
4917  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4918  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4919  * populated node map.
4920  *
4921  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4922  * requirement (single node).
4923  */
4924 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4925 {
4926         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4927         unsigned long start, end, mask;
4928         int last_nid = -1;
4929         int i, nid;
4930
4931         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4932                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4933                         last_nid = nid;
4934                         last_end = end;
4935                         continue;
4936                 }
4937
4938                 /*
4939                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4940                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4941                  * too coarse to separate the current node from the last.
4942                  */
4943                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4944                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4945                         mask <<= 1;
4946
4947                 /* accumulate all internode masks */
4948                 accl_mask |= mask;
4949         }
4950
4951         /* convert mask to number of pages */
4952         return ~accl_mask + 1;
4953 }
4954
4955 /* Find the lowest pfn for a node */
4956 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4957 {
4958         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4959         unsigned long start_pfn;
4960         int i;
4961
4962         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4963                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4964
4965         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4966                 printk(KERN_WARNING
4967                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4968                 return 0;
4969         }
4970
4971         return min_pfn;
4972 }
4973
4974 /**
4975  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4976  *
4977  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4978  * add_active_range().
4979  */
4980 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4981 {
4982         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4983 }
4984
4985 /*
4986  * early_calculate_totalpages()
4987  * Sum pages in active regions for movable zone.
4988  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4989  */
4990 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4991 {
4992         unsigned long totalpages = 0;
4993         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4994         int i, nid;
4995
4996         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4997                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4998
4999                 totalpages += pages;
5000                 if (pages)
5001                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5002         }
5003         return totalpages;
5004 }
5005
5006 /*
5007  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5008  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5009  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5010  * others
5011  */
5012 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5013 {
5014         int i, nid;
5015         unsigned long usable_startpfn;
5016         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5017         /* save the state before borrow the nodemask */
5018         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5019         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5020         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5021
5022         /*
5023          * If movablecore was specified, calculate what size of
5024          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5025          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5026          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5027          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5028          * what movablecore would have allowed.
5029          */
5030         if (required_movablecore) {
5031                 unsigned long corepages;
5032
5033                 /*
5034                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5035                  * was requested by the user
5036                  */
5037                 required_movablecore =
5038                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5039                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5040
5041                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5042         }
5043
5044         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5045         if (!required_kernelcore)
5046                 goto out;
5047
5048         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5049         find_usable_zone_for_movable();
5050         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5051
5052 restart:
5053         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5054         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5055         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5056                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5057
5058                 /*
5059                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5060                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5061                  * amount of memory for the kernel
5062                  */
5063                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5064                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5065
5066                 /*
5067                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5068                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5069                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5070                  */
5071                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5072
5073                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5074                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5075                         unsigned long size_pages;
5076
5077                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5078                         if (start_pfn >= end_pfn)
5079                                 continue;
5080
5081                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5082                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5083                                 unsigned long kernel_pages;
5084                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5085                                                                 - start_pfn;
5086
5087                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5088                                                         kernelcore_remaining);
5089                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5090                                                         required_kernelcore);
5091
5092                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5093                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5094
5095                                         /*
5096                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5097                                          * that if we have to rebalance
5098                                          * kernelcore across nodes, we will
5099                                          * not double account here
5100                                          */
5101                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5102                                         continue;
5103                                 }
5104                                 start_pfn = usable_startpfn;
5105                         }
5106
5107                         /*
5108                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5109                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5110                          * number of pages used as kernelcore
5111                          */
5112                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5113                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5114                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5115                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5116
5117                         /*
5118                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5119                          * break if the kernelcore for this node has been
5120                          * satisfied
5121                          */
5122                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5123                                                                 size_pages);
5124                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5125                         if (!kernelcore_remaining)
5126                                 break;
5127                 }
5128         }
5129
5130         /*
5131          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5132          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5133          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5134          * satisfied
5135          */
5136         usable_nodes--;
5137         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5138                 goto restart;
5139
5140         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5141         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5142                 zone_movable_pfn[nid] =
5143                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5144
5145 out:
5146         /* restore the node_state */
5147         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5148 }
5149
5150 /* Any regular or high memory on that node ? */
5151 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5152 {
5153         enum zone_type zone_type;
5154
5155         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5156                 return;
5157
5158         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5159                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5160                 if (populated_zone(zone)) {
5161                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5162                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5163                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5164                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5165                         break;
5166                 }
5167         }
5168 }
5169
5170 /**
5171  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5172  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5173  *
5174  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5175  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5176  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5177  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5178  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5179  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5180  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5181  * at arch_max_dma_pfn.
5182  */
5183 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5184 {
5185         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5186         int i, nid;
5187
5188         /* Record where the zone boundaries are */
5189         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5190                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5191         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5192                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5193         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5194         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5195         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5196                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5197                         continue;
5198                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5199                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5200                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5201                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5202         }
5203         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5204         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5205
5206         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5207         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5208         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5209
5210         /* Print out the zone ranges */
5211         printk("Zone ranges:\n");
5212         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5213                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5214                         continue;
5215                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5216                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5217                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5218                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5219                 else
5220                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5221                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5222                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5223                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5224         }
5225
5226         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5227         printk("Movable zone start for each node\n");
5228         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5229                 if (zone_movable_pfn[i])
5230                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5231                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5232         }
5233
5234         /* Print out the early node map */
5235         printk("Early memory node ranges\n");
5236         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5237                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5238                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5239
5240         /* Initialise every node */
5241         mminit_verify_pageflags_layout();
5242         setup_nr_node_ids();
5243         for_each_online_node(nid) {
5244                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5245                 free_area_init_node(nid, NULL,
5246                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5247
5248                 /* Any memory on that node */
5249                 if (pgdat->node_present_pages)
5250                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5251                 check_for_memory(pgdat, nid);
5252         }
5253 }
5254
5255 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5256 {
5257         unsigned long long coremem;
5258         if (!p)
5259                 return -EINVAL;
5260
5261         coremem = memparse(p, &p);
5262         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5263
5264         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5265         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5266
5267         return 0;
5268 }
5269
5270 /*
5271  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5272  * cannot be reclaimed or migrated.
5273  */
5274 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5275 {
5276         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5277 }
5278
5279 /*
5280  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5281  * can be reclaimed or migrated.
5282  */
5283 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5284 {
5285         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5286 }
5287
5288 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5289 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5290
5291 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5292
5293 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5294 {
5295         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5296         page_zone(page)->managed_pages += count;
5297         totalram_pages += count;
5298 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5299         if (PageHighMem(page))
5300                 totalhigh_pages += count;
5301 #endif
5302         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5303 }
5304 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5305
5306 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5307 {
5308         void *pos;
5309         unsigned long pages = 0;
5310
5311         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5312         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5313         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5314                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5315                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5316                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5317         }
5318
5319         if (pages && s)
5320                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5321                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5322
5323         return pages;
5324 }
5325 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5326
5327 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5328 void free_highmem_page(struct page *page)
5329 {
5330         __free_reserved_page(page);
5331         totalram_pages++;
5332         page_zone(page)->managed_pages++;
5333         totalhigh_pages++;
5334 }
5335 #endif
5336
5337
5338 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5339 {
5340         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5341         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5342
5343         physpages = get_num_physpages();
5344         codesize = _etext - _stext;
5345         datasize = _edata - _sdata;
5346         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5347         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5348         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5349         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5350
5351         /*
5352          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5353          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5354          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5355          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5356          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5357          */
5358 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5359         do { \
5360                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5361                         size -= adj; \
5362         } while (0)
5363
5364         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5365                      _sinittext, init_code_size);
5366         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5367         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5368         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5369         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5370
5371 #undef  adj_init_size
5372
5373         printk("Memory: %luK/%luK available "
5374                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5375                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5376 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5377                ", %luK highmem"
5378 #endif
5379                "%s%s)\n",
5380                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5381                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5382                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5383                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5384 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5385                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5386 #endif
5387                str ? ", " : "", str ? str : "");
5388 }
5389
5390 /**
5391  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5392  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5393  *
5394  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5395  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5396  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5397  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5398  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5399  * smaller per-cpu batchsize.
5400  */
5401 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5402 {
5403         dma_reserve = new_dma_reserve;
5404 }
5405
5406 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5407 {
5408         free_area_init_node(0, zones_size,
5409                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5410 }
5411
5412 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5413                                  unsigned long action, void *hcpu)
5414 {
5415         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5416
5417         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5418                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5419                 drain_pages(cpu);
5420
5421                 /*
5422                  * Spill the event counters of the dead processor
5423                  * into the current processors event counters.
5424                  * This artificially elevates the count of the current
5425                  * processor.
5426                  */
5427                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5428
5429                 /*
5430                  * Zero the differential counters of the dead processor
5431                  * so that the vm statistics are consistent.
5432                  *
5433                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5434                  * race with what we are doing.
5435                  */
5436                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5437         }
5438         return NOTIFY_OK;
5439 }
5440
5441 void __init page_alloc_init(void)
5442 {
5443         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5444 }
5445
5446 /*
5447  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5448  *      or min_free_kbytes changes.
5449  */
5450 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5451 {
5452         struct pglist_data *pgdat;
5453         unsigned long reserve_pages = 0;
5454         enum zone_type i, j;
5455
5456         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5457                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5458                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5459                         unsigned long max = 0;
5460
5461                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5462                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5463                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5464                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5465                         }
5466
5467                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5468                         max += high_wmark_pages(zone);
5469
5470                         if (max > zone->managed_pages)
5471                                 max = zone->managed_pages;
5472                         reserve_pages += max;
5473                         /*
5474                          * Lowmem reserves are not available to
5475                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5476                          * kswapd tries to balance zones to their high
5477                          * watermark.  As a result, neither should be
5478                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5479                          * situation where reclaim has to clean pages
5480                          * in order to balance the zones.
5481                          */
5482                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5483                 }
5484         }
5485         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5486         totalreserve_pages = reserve_pages;
5487 }
5488
5489 /*
5490  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5491  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5492  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5493  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5494  */
5495 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5496 {
5497         struct pglist_data *pgdat;
5498         enum zone_type j, idx;
5499
5500         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5501                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5502                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5503                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5504
5505                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5506
5507                         idx = j;
5508                         while (idx) {
5509                                 struct zone *lower_zone;
5510
5511                                 idx--;
5512
5513                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5514                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5515
5516                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5517                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5518                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5519                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5520                         }
5521                 }
5522         }
5523
5524         /* update totalreserve_pages */
5525         calculate_totalreserve_pages();
5526 }
5527
5528 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5529 {
5530         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5531         unsigned long lowmem_pages = 0;
5532         struct zone *zone;
5533         unsigned long flags;
5534
5535         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5536         for_each_zone(zone) {
5537                 if (!is_highmem(zone))
5538                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5539         }
5540
5541         for_each_zone(zone) {
5542                 u64 tmp;
5543
5544                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5545                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5546                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5547                 if (is_highmem(zone)) {
5548                         /*
5549                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5550                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5551                          * value here.
5552                          *
5553                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5554                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5555                          * not be capped for highmem.
5556                          */
5557                         unsigned long min_pages;
5558
5559                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5560                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5561                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5562                 } else {
5563                         /*
5564                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5565                          * proportionate to the zone's size.
5566                          */
5567                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5568                 }
5569
5570                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5571                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5572
5573                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5574                                       high_wmark_pages(zone) -
5575                                       low_wmark_pages(zone) -
5576                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5577
5578                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5579                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5580         }
5581
5582         /* update totalreserve_pages */
5583         calculate_totalreserve_pages();
5584 }
5585
5586 /**
5587  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5588  * or when memory is hot-{added|removed}
5589  *
5590  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5591  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5592  */
5593 void setup_per_zone_wmarks(void)
5594 {
5595         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5596         __setup_per_zone_wmarks();
5597         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5598 }
5599
5600 /*
5601  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5602  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5603  * to be referenced again before it is swapped out.
5604  *
5605  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5606  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5607  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5608  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5609  *
5610  * total     target    max
5611  * memory    ratio     inactive anon
5612  * -------------------------------------
5613  *   10MB       1         5MB
5614  *  100MB       1        50MB
5615  *    1GB       3       250MB
5616  *   10GB      10       0.9GB
5617  *  100GB      31         3GB
5618  *    1TB     101        10GB
5619  *   10TB     320        32GB
5620  */
5621 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5622 {
5623         unsigned int gb, ratio;
5624
5625         /* Zone size in gigabytes */
5626         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5627         if (gb)
5628                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5629         else
5630                 ratio = 1;
5631
5632         zone->inactive_ratio = ratio;
5633 }
5634
5635 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5636 {
5637         struct zone *zone;
5638
5639         for_each_zone(zone)
5640                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5641 }
5642
5643 /*
5644  * Initialise min_free_kbytes.
5645  *
5646  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5647  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5648  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5649  *
5650  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5651  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5652  *
5653  * which yields
5654  *
5655  * 16MB:        512k
5656  * 32MB:        724k
5657  * 64MB:        1024k
5658  * 128MB:       1448k
5659  * 256MB:       2048k
5660  * 512MB:       2896k
5661  * 1024MB:      4096k
5662  * 2048MB:      5792k
5663  * 4096MB:      8192k
5664  * 8192MB:      11584k
5665  * 16384MB:     16384k
5666  */
5667 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5668 {
5669         unsigned long lowmem_kbytes;
5670         int new_min_free_kbytes;
5671
5672         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5673         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5674
5675         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5676                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5677                 if (min_free_kbytes < 128)
5678                         min_free_kbytes = 128;
5679                 if (min_free_kbytes > 65536)
5680                         min_free_kbytes = 65536;
5681         } else {
5682                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5683                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5684         }
5685         setup_per_zone_wmarks();
5686         refresh_zone_stat_thresholds();
5687         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5688         setup_per_zone_inactive_ratio();
5689         return 0;
5690 }
5691 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5692
5693 /*
5694  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5695  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5696  *      changes.
5697  */
5698 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5699         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5700 {
5701         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5702         if (write) {
5703                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5704                 setup_per_zone_wmarks();
5705         }
5706         return 0;
5707 }
5708
5709 #ifdef CONFIG_NUMA
5710 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5711         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5712 {
5713         struct zone *zone;
5714         int rc;
5715
5716         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5717         if (rc)
5718                 return rc;
5719
5720         for_each_zone(zone)
5721                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5722                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5723         return 0;
5724 }
5725
5726 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5727         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5728 {
5729         struct zone *zone;
5730         int rc;
5731
5732         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5733         if (rc)
5734                 return rc;
5735
5736         for_each_zone(zone)
5737                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5738                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5739         return 0;
5740 }
5741 #endif
5742
5743 /*
5744  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5745  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5746  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5747  *
5748  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5749  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5750  * if in function of the boot time zone sizes.
5751  */
5752 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5753         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5754 {
5755         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5756         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5757         return 0;
5758 }
5759
5760 /*
5761  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5762  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5763  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5764  */
5765 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5766         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5767 {
5768         struct zone *zone;
5769         unsigned int cpu;
5770         int ret;
5771
5772         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5773         if (!write || (ret < 0))
5774                 return ret;
5775
5776         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5777         for_each_populated_zone(zone) {
5778                 unsigned long  high;
5779                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5780                 for_each_possible_cpu(cpu)
5781                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5782                                          high);
5783         }
5784         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5785         return 0;
5786 }
5787
5788 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5789
5790 #ifdef CONFIG_NUMA
5791 static int __init set_hashdist(char *str)
5792 {
5793         if (!str)
5794                 return 0;
5795         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5796         return 1;
5797 }
5798 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5799 #endif
5800
5801 /*
5802  * allocate a large system hash table from bootmem
5803  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5804  *   quantity of entries
5805  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5806  */
5807 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5808                                      unsigned long bucketsize,
5809                                      unsigned long numentries,
5810                                      int scale,
5811                                      int flags,
5812                                      unsigned int *_hash_shift,
5813                                      unsigned int *_hash_mask,
5814                                      unsigned long low_limit,
5815                                      unsigned long high_limit)
5816 {
5817         unsigned long long max = high_limit;
5818         unsigned long log2qty, size;
5819         void *table = NULL;
5820
5821         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5822         if (!numentries) {
5823                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5824                 numentries = nr_kernel_pages;
5825
5826                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5827                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5828                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5829
5830                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5831                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5832                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5833                 else
5834                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5835
5836                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5837                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5838                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5839                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5840                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5841                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5842                                 BUG_ON(!numentries);
5843                         }
5844                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5845                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5846         }
5847         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5848
5849         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5850         if (max == 0) {
5851                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5852                 do_div(max, bucketsize);
5853         }
5854         max = min(max, 0x80000000ULL);
5855
5856         if (numentries < low_limit)
5857                 numentries = low_limit;
5858         if (numentries > max)
5859                 numentries = max;
5860
5861         log2qty = ilog2(numentries);
5862
5863         do {
5864                 size = bucketsize << log2qty;
5865                 if (flags & HASH_EARLY)
5866                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5867                 else if (hashdist)
5868                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5869                 else {
5870                         /*
5871                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5872                          * some pages at the end of hash table which
5873                          * alloc_pages_exact() automatically does
5874                          */
5875                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5876                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5877                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5878                         }
5879                 }
5880         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5881
5882         if (!table)
5883                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5884
5885         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5886                tablename,
5887                (1UL << log2qty),
5888                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5889                size);
5890
5891         if (_hash_shift)
5892                 *_hash_shift = log2qty;
5893         if (_hash_mask)
5894                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5895
5896         return table;
5897 }
5898
5899 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5900 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5901                                                         unsigned long pfn)
5902 {
5903 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5904         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5905 #else
5906         return zone->pageblock_flags;
5907 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5908 }
5909
5910 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5911 {
5912 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5913         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5914         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5915 #else
5916         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5917         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5918 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5919 }
5920
5921 /**
5922  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5923  * @page: The page within the block of interest
5924  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5925  * @end_bitidx: The last bit of interest
5926  * returns pageblock_bits flags
5927  */
5928 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5929                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5930 {
5931         struct zone *zone;
5932         unsigned long *bitmap;
5933         unsigned long pfn, bitidx;
5934         unsigned long flags = 0;
5935         unsigned long value = 1;
5936
5937         zone = page_zone(page);
5938         pfn = page_to_pfn(page);
5939         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5940         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5941
5942         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5943                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5944                         flags |= value;
5945
5946         return flags;
5947 }
5948
5949 /**
5950  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5951  * @page: The page within the block of interest
5952  * @start_bitidx: The first bit of interest
5953  * @end_bitidx: The last bit of interest
5954  * @flags: The flags to set
5955  */
5956 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5957                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5958 {
5959         struct zone *zone;
5960         unsigned long *bitmap;
5961         unsigned long pfn, bitidx;
5962         unsigned long value = 1;
5963
5964         zone = page_zone(page);
5965         pfn = page_to_pfn(page);
5966         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5967         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5968         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5969
5970         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5971                 if (flags & value)
5972                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5973                 else
5974                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5975 }
5976
5977 /*
5978  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5979  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5980  *
5981  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5982  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5983  * expect this function should be exact.
5984  */
5985 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5986                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5987 {
5988         unsigned long pfn, iter, found;
5989         int mt;
5990
5991         /*
5992          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5993          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5994          */
5995         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5996                 return false;
5997         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5998         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5999                 return false;
6000
6001         pfn = page_to_pfn(page);
6002         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6003                 unsigned long check = pfn + iter;
6004
6005                 if (!pfn_valid_within(check))
6006                         continue;
6007
6008                 page = pfn_to_page(check);
6009
6010                 /*
6011                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6012                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6013                  * handle each tail page individually in migration.
6014                  */
6015                 if (PageHuge(page)) {
6016                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6017                         continue;
6018                 }
6019
6020                 /*
6021                  * We can't use page_count without pin a page
6022                  * because another CPU can free compound page.
6023                  * This check already skips compound tails of THP
6024                  * because their page->_count is zero at all time.
6025                  */
6026                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6027                         if (PageBuddy(page))
6028                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6029                         continue;
6030                 }
6031
6032                 /*
6033                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6034                  * page_count() is not 0.
6035                  */
6036                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6037                         continue;
6038
6039                 if (!PageLRU(page))
6040                         found++;
6041                 /*
6042                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6043                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6044                  * and it still to be fixed.
6045                  */
6046                 /*
6047                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6048                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6049                  *
6050                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6051                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6052                  * page at boot.
6053                  */
6054                 if (found > count)
6055                         return true;
6056         }
6057         return false;
6058 }
6059
6060 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6061 {
6062         struct zone *zone;
6063         unsigned long pfn;
6064
6065         /*
6066          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6067          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6068          * the zone but still within the section.
6069          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6070          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6071          */
6072         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6073                 return false;
6074
6075         zone = page_zone(page);
6076         pfn = page_to_pfn(page);
6077         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6078                 return false;
6079
6080         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6081 }
6082
6083 #ifdef CONFIG_CMA
6084
6085 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6086 {
6087         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6088                              pageblock_nr_pages) - 1);
6089 }
6090
6091 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6092 {
6093         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6094                                 pageblock_nr_pages));
6095 }
6096
6097 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6098 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6099                                         unsigned long start, unsigned long end)
6100 {
6101         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6102         unsigned long nr_reclaimed;
6103         unsigned long pfn = start;
6104         unsigned int tries = 0;
6105         int ret = 0;
6106
6107         migrate_prep();
6108
6109         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6110                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6111                         ret = -EINTR;
6112                         break;
6113                 }
6114
6115                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6116                         cc->nr_migratepages = 0;
6117                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6118                                                          pfn, end, true);
6119                         if (!pfn) {
6120                                 ret = -EINTR;
6121                                 break;
6122                         }
6123                         tries = 0;
6124                 } else if (++tries == 5) {
6125                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6126                         break;
6127                 }
6128
6129                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6130                                                         &cc->migratepages);
6131                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6132
6133                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6134                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6135         }
6136         if (ret < 0) {
6137                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6138                 return ret;
6139         }
6140         return 0;
6141 }
6142
6143 /**
6144  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6145  * @start:      start PFN to allocate
6146  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6147  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6148  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6149  *                      in range must have the same migratetype and it must
6150  *                      be either of the two.
6151  *
6152  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6153  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6154  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6155  * pages fall in.
6156  *
6157  * The PFN range must belong to a single zone.
6158  *
6159  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6160  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6161  * need to be freed with free_contig_range().
6162  */
6163 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6164                        unsigned migratetype)
6165 {
6166         unsigned long outer_start, outer_end;
6167         int ret = 0, order;
6168
6169         struct compact_control cc = {
6170                 .nr_migratepages = 0,
6171                 .order = -1,
6172                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6173                 .sync = true,
6174                 .ignore_skip_hint = true,
6175         };
6176         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6177
6178         /*
6179          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6180          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6181          * have different sizes, and due to the way page allocator
6182          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6183          * that page allocator won't try to merge buddies from
6184          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6185          * other migration type.
6186          *
6187          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6188          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6189          * we are interested in).  This will put all the pages in
6190          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6191          *
6192          * When this is done, we take the pages in range from page
6193          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6194          * page allocator will never consider using them.
6195          *
6196          * This lets us mark the pageblocks back as
6197          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6198          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6199          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6200          */
6201
6202         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6203                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6204                                        false);
6205         if (ret)
6206                 return ret;
6207
6208         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6209         if (ret)
6210                 goto done;
6211
6212         /*
6213          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6214          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6215          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6216          * What we are going to do is to allocate all pages from
6217          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6218          *
6219          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6220          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6221          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6222          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6223          * once this is done free the pages we are not interested in.
6224          *
6225          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6226          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6227          */
6228
6229         lru_add_drain_all();
6230         drain_all_pages();
6231
6232         order = 0;
6233         outer_start = start;
6234         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6235                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6236                         ret = -EBUSY;
6237                         goto done;
6238                 }
6239                 outer_start &= ~0UL << order;
6240         }
6241
6242         /* Make sure the range is really isolated. */
6243         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6244                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6245                        outer_start, end);
6246                 ret = -EBUSY;
6247                 goto done;
6248         }
6249
6250
6251         /* Grab isolated pages from freelists. */
6252         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6253         if (!outer_end) {
6254                 ret = -EBUSY;
6255                 goto done;
6256         }
6257
6258         /* Free head and tail (if any) */
6259         if (start != outer_start)
6260                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6261         if (end != outer_end)
6262                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6263
6264 done:
6265         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6266                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6267         return ret;
6268 }
6269
6270 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6271 {
6272         unsigned int count = 0;
6273
6274         for (; nr_pages--; pfn++) {
6275                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6276
6277                 count += page_count(page) != 1;
6278                 __free_page(page);
6279         }
6280         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6281 }
6282 #endif
6283
6284 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6285 /*
6286  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6287  * page high values need to be recalulated.
6288  */
6289 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6290 {
6291         unsigned cpu;
6292         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6293         for_each_possible_cpu(cpu)
6294                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6295                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6296         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6297 }
6298 #endif
6299
6300 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6301 {
6302         unsigned long flags;
6303         int cpu;
6304         struct per_cpu_pageset *pset;
6305
6306         /* avoid races with drain_pages()  */
6307         local_irq_save(flags);
6308         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6309                 for_each_online_cpu(cpu) {
6310                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6311                         drain_zonestat(zone, pset);
6312                 }
6313                 free_percpu(zone->pageset);
6314                 zone->pageset = &boot_pageset;
6315         }
6316         local_irq_restore(flags);
6317 }
6318
6319 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6320 /*
6321  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6322  */
6323 void
6324 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6325 {
6326         struct page *page;
6327         struct zone *zone;
6328         int order, i;
6329         unsigned long pfn;
6330         unsigned long flags;
6331         /* find the first valid pfn */
6332         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6333                 if (pfn_valid(pfn))
6334                         break;
6335         if (pfn == end_pfn)
6336                 return;
6337         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6338         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6339         pfn = start_pfn;
6340         while (pfn < end_pfn) {
6341                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6342                         pfn++;
6343                         continue;
6344                 }
6345                 page = pfn_to_page(pfn);
6346                 /*
6347                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6348                  * page_count() is not 0.
6349                  */
6350                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6351                         pfn++;
6352                         SetPageReserved(page);
6353                         continue;
6354                 }
6355
6356                 BUG_ON(page_count(page));
6357                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6358                 order = page_order(page);
6359 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6360                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6361                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6362 #endif
6363                 list_del(&page->lru);
6364                 rmv_page_order(page);
6365                 zone->free_area[order].nr_free--;
6366                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6367                         SetPageReserved((page+i));
6368                 pfn += (1 << order);
6369         }
6370         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6371 }
6372 #endif
6373
6374 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6375 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6376 {
6377         struct zone *zone = page_zone(page);
6378         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6379         unsigned long flags;
6380         int order;
6381
6382         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6383         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6384                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6385
6386                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6387                         break;
6388         }
6389         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6390
6391         return order < MAX_ORDER;
6392 }
6393 #endif
6394
6395 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6396         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6397         {1UL << PG_error,               "error"         },
6398         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6399         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6400         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6401         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6402         {1UL << PG_active,              "active"        },
6403         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6404         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6405         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6406         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6407         {1UL << PG_private,             "private"       },
6408         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6409         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6410 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6411         {1UL << PG_head,                "head"          },
6412         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6413 #else
6414         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6415 #endif
6416         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6417         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6418         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6419         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6420         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6421 #ifdef CONFIG_MMU
6422         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6423 #endif
6424 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6425         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6426 #endif
6427 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6428         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6429 #endif
6430 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6431         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6432 #endif
6433 };
6434
6435 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6436 {
6437         const char *delim = "";
6438         unsigned long mask;
6439         int i;
6440
6441         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6442
6443         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6444
6445         /* remove zone id */
6446         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6447
6448         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6449
6450                 mask = pageflag_names[i].mask;
6451                 if ((flags & mask) != mask)
6452                         continue;
6453
6454                 flags &= ~mask;
6455                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6456                 delim = "|";
6457         }
6458
6459         /* check for left over flags */
6460         if (flags)
6461                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6462
6463         printk(")\n");
6464 }
6465
6466 void dump_page(struct page *page)
6467 {
6468         printk(KERN_ALERT
6469                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6470                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6471                 page->mapping, page->index);
6472         dump_page_flags(page->flags);
6473         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6474 }