x86, numa, acpi, memory-hotplug: make movable_node have higher priority
[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         /*
1031          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1032          * buddy pages to CMA itself.
1033          */
1034         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1035                 return fallback_type;
1036
1037         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1038         if (current_order >= pageblock_order) {
1039                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1040                 return start_type;
1041         }
1042
1043         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1044             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1045             page_group_by_mobility_disabled) {
1046                 int pages;
1047
1048                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1049
1050                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1051                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1052                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1053
1054                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1055                         return start_type;
1056                 }
1057
1058         }
1059
1060         return fallback_type;
1061 }
1062
1063 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1064 static inline struct page *
1065 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1066 {
1067         struct free_area *area;
1068         int current_order;
1069         struct page *page;
1070         int migratetype, new_type, i;
1071
1072         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1073         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1074                                                 --current_order) {
1075                 for (i = 0;; i++) {
1076                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1077
1078                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1079                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1080                                 break;
1081
1082                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1083                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1084                                 continue;
1085
1086                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1087                                         struct page, lru);
1088                         area->nr_free--;
1089
1090                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1091                                                           start_migratetype,
1092                                                           migratetype);
1093
1094                         /* Remove the page from the freelists */
1095                         list_del(&page->lru);
1096                         rmv_page_order(page);
1097
1098                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1099                                new_type);
1100
1101                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1102                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1103
1104                         return page;
1105                 }
1106         }
1107
1108         return NULL;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1113  * Call me with the zone->lock already held.
1114  */
1115 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1116                                                 int migratetype)
1117 {
1118         struct page *page;
1119
1120 retry_reserve:
1121         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1122
1123         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1124                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1125
1126                 /*
1127                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1128                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1129                  * and we want just one call site
1130                  */
1131                 if (!page) {
1132                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1133                         goto retry_reserve;
1134                 }
1135         }
1136
1137         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1138         return page;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1143  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1144  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1145  */
1146 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1147                         unsigned long count, struct list_head *list,
1148                         int migratetype, int cold)
1149 {
1150         int mt = migratetype, i;
1151
1152         spin_lock(&zone->lock);
1153         for (i = 0; i < count; ++i) {
1154                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1155                 if (unlikely(page == NULL))
1156                         break;
1157
1158                 /*
1159                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1160                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1161                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1162                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1163                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1164                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1165                  * properly.
1166                  */
1167                 if (likely(cold == 0))
1168                         list_add(&page->lru, list);
1169                 else
1170                         list_add_tail(&page->lru, list);
1171                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1172                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1173                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1174                                 mt = migratetype;
1175                 }
1176                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1177                 list = &page->lru;
1178                 if (is_migrate_cma(mt))
1179                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1180                                               -(1 << order));
1181         }
1182         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1183         spin_unlock(&zone->lock);
1184         return i;
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188 /*
1189  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1190  * currently executing processor on remote nodes after they have
1191  * expired.
1192  *
1193  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1194  * a single processor.
1195  */
1196 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1197 {
1198         unsigned long flags;
1199         int to_drain;
1200         unsigned long batch;
1201
1202         local_irq_save(flags);
1203         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1204         if (pcp->count >= batch)
1205                 to_drain = batch;
1206         else
1207                 to_drain = pcp->count;
1208         if (to_drain > 0) {
1209                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1210                 pcp->count -= to_drain;
1211         }
1212         local_irq_restore(flags);
1213 }
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * Drain pages of the indicated processor.
1218  *
1219  * The processor must either be the current processor and the
1220  * thread pinned to the current processor or a processor that
1221  * is not online.
1222  */
1223 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         struct zone *zone;
1227
1228         for_each_populated_zone(zone) {
1229                 struct per_cpu_pageset *pset;
1230                 struct per_cpu_pages *pcp;
1231
1232                 local_irq_save(flags);
1233                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1234
1235                 pcp = &pset->pcp;
1236                 if (pcp->count) {
1237                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1238                         pcp->count = 0;
1239                 }
1240                 local_irq_restore(flags);
1241         }
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1246  */
1247 void drain_local_pages(void *arg)
1248 {
1249         drain_pages(smp_processor_id());
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1254  *
1255  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1256  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1257  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1258  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1259  * before the call to on_each_cpu_mask().
1260  */
1261 void drain_all_pages(void)
1262 {
1263         int cpu;
1264         struct per_cpu_pageset *pcp;
1265         struct zone *zone;
1266
1267         /*
1268          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1269          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1270          */
1271         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1272
1273         /*
1274          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1275          * as offline notification will cause the notified
1276          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1277          * disables preemption as part of its processing
1278          */
1279         for_each_online_cpu(cpu) {
1280                 bool has_pcps = false;
1281                 for_each_populated_zone(zone) {
1282                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1283                         if (pcp->pcp.count) {
1284                                 has_pcps = true;
1285                                 break;
1286                         }
1287                 }
1288                 if (has_pcps)
1289                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1290                 else
1291                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1292         }
1293         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1294 }
1295
1296 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1297
1298 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1299 {
1300         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1301         unsigned long flags;
1302         int order, t;
1303         struct list_head *curr;
1304
1305         if (zone_is_empty(zone))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1309
1310         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1311         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1312                 if (pfn_valid(pfn)) {
1313                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1314
1315                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1316                                 swsusp_unset_page_free(page);
1317                 }
1318
1319         for_each_migratetype_order(order, t) {
1320                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1321                         unsigned long i;
1322
1323                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1324                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1325                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1326                 }
1327         }
1328         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_PM */
1331
1332 /*
1333  * Free a 0-order page
1334  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1335  */
1336 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1337 {
1338         struct zone *zone = page_zone(page);
1339         struct per_cpu_pages *pcp;
1340         unsigned long flags;
1341         int migratetype;
1342
1343         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1344                 return;
1345
1346         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1347         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1348         local_irq_save(flags);
1349         __count_vm_event(PGFREE);
1350
1351         /*
1352          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1353          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1354          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1355          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1356          * excessively into the page allocator
1357          */
1358         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1359                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1360                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1361                         goto out;
1362                 }
1363                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1364         }
1365
1366         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1367         if (cold)
1368                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1369         else
1370                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1371         pcp->count++;
1372         if (pcp->count >= pcp->high) {
1373                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1374                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1375                 pcp->count -= batch;
1376         }
1377
1378 out:
1379         local_irq_restore(flags);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Free a list of 0-order pages
1384  */
1385 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1386 {
1387         struct page *page, *next;
1388
1389         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1390                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1391                 free_hot_cold_page(page, cold);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1397  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1398  * Each sub-page must be freed individually.
1399  *
1400  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1401  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1402  */
1403 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         int i;
1406
1407         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1408         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1409
1410 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1411         /*
1412          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1413          * otherwise free the whole shadow.
1414          */
1415         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1416                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1417 #endif
1418
1419         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1420                 set_page_refcounted(page + i);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1423
1424 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1425 {
1426         unsigned long watermark;
1427         struct zone *zone;
1428         int mt;
1429
1430         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1431
1432         zone = page_zone(page);
1433         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1434
1435         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1436                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1437                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1438                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1439                         return 0;
1440
1441                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1442         }
1443
1444         /* Remove page from free list */
1445         list_del(&page->lru);
1446         zone->free_area[order].nr_free--;
1447         rmv_page_order(page);
1448
1449         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1450         if (order >= pageblock_order - 1) {
1451                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1452                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1453                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1454                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1455                                 set_pageblock_migratetype(page,
1456                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1457                 }
1458         }
1459
1460         return 1UL << order;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1465  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1466  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1467  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1468  * are enabled.
1469  *
1470  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1471  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1472  */
1473 int split_free_page(struct page *page)
1474 {
1475         unsigned int order;
1476         int nr_pages;
1477
1478         order = page_order(page);
1479
1480         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1481         if (!nr_pages)
1482                 return 0;
1483
1484         /* Split into individual pages */
1485         set_page_refcounted(page);
1486         split_page(page, order);
1487         return nr_pages;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1492  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1493  * or two.
1494  */
1495 static inline
1496 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1497                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1498                         int migratetype)
1499 {
1500         unsigned long flags;
1501         struct page *page;
1502         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1503
1504 again:
1505         if (likely(order == 0)) {
1506                 struct per_cpu_pages *pcp;
1507                 struct list_head *list;
1508
1509                 local_irq_save(flags);
1510                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1511                 list = &pcp->lists[migratetype];
1512                 if (list_empty(list)) {
1513                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1514                                         pcp->batch, list,
1515                                         migratetype, cold);
1516                         if (unlikely(list_empty(list)))
1517                                 goto failed;
1518                 }
1519
1520                 if (cold)
1521                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1522                 else
1523                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1524
1525                 list_del(&page->lru);
1526                 pcp->count--;
1527         } else {
1528                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1529                         /*
1530                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1531                          *
1532                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1533                          * properly detect and handle allocation failures.
1534                          *
1535                          * We most definitely don't want callers attempting to
1536                          * allocate greater than order-1 page units with
1537                          * __GFP_NOFAIL.
1538                          */
1539                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1540                 }
1541                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1542                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1543                 spin_unlock(&zone->lock);
1544                 if (!page)
1545                         goto failed;
1546                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1547                                           get_pageblock_migratetype(page));
1548         }
1549
1550         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1551         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1552         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1553         local_irq_restore(flags);
1554
1555         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1556         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1557                 goto again;
1558         return page;
1559
1560 failed:
1561         local_irq_restore(flags);
1562         return NULL;
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1566
1567 static struct {
1568         struct fault_attr attr;
1569
1570         u32 ignore_gfp_highmem;
1571         u32 ignore_gfp_wait;
1572         u32 min_order;
1573 } fail_page_alloc = {
1574         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1575         .ignore_gfp_wait = 1,
1576         .ignore_gfp_highmem = 1,
1577         .min_order = 1,
1578 };
1579
1580 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1581 {
1582         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1583 }
1584 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1585
1586 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1587 {
1588         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1589                 return false;
1590         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1591                 return false;
1592         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1593                 return false;
1594         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1595                 return false;
1596
1597         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1598 }
1599
1600 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1601
1602 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1603 {
1604         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1605         struct dentry *dir;
1606
1607         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1608                                         &fail_page_alloc.attr);
1609         if (IS_ERR(dir))
1610                 return PTR_ERR(dir);
1611
1612         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1613                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1614                 goto fail;
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.min_order))
1620                 goto fail;
1621
1622         return 0;
1623 fail:
1624         debugfs_remove_recursive(dir);
1625
1626         return -ENOMEM;
1627 }
1628
1629 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1630
1631 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1632
1633 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1634
1635 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1636 {
1637         return false;
1638 }
1639
1640 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1641
1642 /*
1643  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1644  * of the allocation.
1645  */
1646 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1647                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1648 {
1649         /* free_pages my go negative - that's OK */
1650         long min = mark;
1651         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1652         int o;
1653         long free_cma = 0;
1654
1655         free_pages -= (1 << order) - 1;
1656         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1657                 min -= min / 2;
1658         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1659                 min -= min / 4;
1660 #ifdef CONFIG_CMA
1661         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1662         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1663                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1664 #endif
1665
1666         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1667                 return false;
1668         for (o = 0; o < order; o++) {
1669                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1670                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1671
1672                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1673                 min >>= 1;
1674
1675                 if (free_pages <= min)
1676                         return false;
1677         }
1678         return true;
1679 }
1680
1681 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1682                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1683 {
1684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1685                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1686 }
1687
1688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1689                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1690 {
1691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1692
1693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1697                                                                 free_pages);
1698 }
1699
1700 #ifdef CONFIG_NUMA
1701 /*
1702  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1703  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1704  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1705  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1706  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1707  *
1708  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1709  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1710  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1711  *
1712  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1713  * nothing and returns NULL.
1714  *
1715  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1716  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1717  *
1718  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1719  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1720  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1721  * quickly as we can.
1722  */
1723 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1724 {
1725         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1726         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1727
1728         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1729         if (!zlc)
1730                 return NULL;
1731
1732         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1733                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1734                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1735         }
1736
1737         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1738                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1739                                         &node_states[N_MEMORY];
1740         return allowednodes;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1745  * if it is worth looking at further for free memory:
1746  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1747  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1748  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1749  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1750  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1751  * else return false (zero) if it is not.
1752  *
1753  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1754  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1755  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1756  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1757  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1758  * into the second scan of the zonelist.
1759  *
1760  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1761  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1762  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1763  * unturned looking for a free page.
1764  */
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770         int n;                          /* node that zone *z is on */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return 1;
1775
1776         i = z - zonelist->_zonerefs;
1777         n = zlc->z_to_n[i];
1778
1779         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1780         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1785  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1786  * from that zone don't waste time re-examining it.
1787  */
1788 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1789 {
1790         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1791         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1792
1793         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1794         if (!zlc)
1795                 return;
1796
1797         i = z - zonelist->_zonerefs;
1798
1799         set_bit(i, zlc->fullzones);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1804  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1805  */
1806 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1807 {
1808         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1809
1810         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1811         if (!zlc)
1812                 return;
1813
1814         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1815 }
1816
1817 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1818 {
1819         return local_zone->node == zone->node;
1820 }
1821
1822 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1823 {
1824         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1825 }
1826
1827 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1828 {
1829         int i;
1830
1831         for_each_online_node(i)
1832                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1833                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1834                 else
1835                         zone_reclaim_mode = 1;
1836 }
1837
1838 #else   /* CONFIG_NUMA */
1839
1840 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1841 {
1842         return NULL;
1843 }
1844
1845 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1846                                 nodemask_t *allowednodes)
1847 {
1848         return 1;
1849 }
1850
1851 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1852 {
1853 }
1854
1855 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1856 {
1857 }
1858
1859 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1860 {
1861         return true;
1862 }
1863
1864 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1865 {
1866         return true;
1867 }
1868
1869 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1870 {
1871 }
1872 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1873
1874 /*
1875  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1876  * a page.
1877  */
1878 static struct page *
1879 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1880                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1881                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1882 {
1883         struct zoneref *z;
1884         struct page *page = NULL;
1885         int classzone_idx;
1886         struct zone *zone;
1887         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1888         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1889         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1890
1891         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1892 zonelist_scan:
1893         /*
1894          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1895          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1896          */
1897         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1898                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1899                 unsigned long mark;
1900
1901                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1902                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1903                                 continue;
1904                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1905                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1906                                 continue;
1907                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1908                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1909                         goto try_this_zone;
1910                 /*
1911                  * Distribute pages in proportion to the individual
1912                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1913                  * page was allocated in should have no effect on the
1914                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1915                  *
1916                  * Try to stay in local zones in the fastpath.  If
1917                  * that fails, the slowpath is entered, which will do
1918                  * another pass starting with the local zones, but
1919                  * ultimately fall back to remote zones that do not
1920                  * partake in the fairness round-robin cycle of this
1921                  * zonelist.
1922                  */
1923                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1924                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1925                                 continue;
1926                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1927                                 continue;
1928                 }
1929                 /*
1930                  * When allocating a page cache page for writing, we
1931                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1932                  * limit, such that no single zone holds more than its
1933                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1934                  * The dirty limits take into account the zone's
1935                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1936                  * should be able to balance it without having to
1937                  * write pages from its LRU list.
1938                  *
1939                  * This may look like it could increase pressure on
1940                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1941                  * before they are full.  But the pages that do spill
1942                  * over are limited as the lower zones are protected
1943                  * by this very same mechanism.  It should not become
1944                  * a practical burden to them.
1945                  *
1946                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1947                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1948                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1949                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1950                  * zones are together not big enough to reach the
1951                  * global limit.  The proper fix for these situations
1952                  * will require awareness of zones in the
1953                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1954                  */
1955                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1956                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1957                         goto this_zone_full;
1958
1959                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1960                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1961                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1962                         int ret;
1963
1964                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1965                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1966                                 /*
1967                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1968                                  * and before considering the first zone allowed
1969                                  * by the cpuset.
1970                                  */
1971                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1972                                 zlc_active = 1;
1973                                 did_zlc_setup = 1;
1974                         }
1975
1976                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1977                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1978                                 goto this_zone_full;
1979
1980                         /*
1981                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1982                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1983                          */
1984                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1985                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1986                                 continue;
1987
1988                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1989                         switch (ret) {
1990                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1991                                 /* did not scan */
1992                                 continue;
1993                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1994                                 /* scanned but unreclaimable */
1995                                 continue;
1996                         default:
1997                                 /* did we reclaim enough */
1998                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1999                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2000                                         goto try_this_zone;
2001
2002                                 /*
2003                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2004                                  * Only mark the zone full if checking the min
2005                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2006                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2007                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2008                                  * when the watermark is between the low and
2009                                  * min watermarks.
2010                                  */
2011                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2012                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2013                                         goto this_zone_full;
2014
2015                                 continue;
2016                         }
2017                 }
2018
2019 try_this_zone:
2020                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2021                                                 gfp_mask, migratetype);
2022                 if (page)
2023                         break;
2024 this_zone_full:
2025                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2026                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2027         }
2028
2029         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2030                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2031                 zlc_active = 0;
2032                 goto zonelist_scan;
2033         }
2034
2035         if (page)
2036                 /*
2037                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2038                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2039                  * that the caller is taking steps that will free more
2040                  * memory. The caller should avoid the page being used
2041                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2042                  */
2043                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2044
2045         return page;
2046 }
2047
2048 /*
2049  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2050  * meminfo in irq context.
2051  */
2052 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2053 {
2054         bool ret = false;
2055
2056 #if NODES_SHIFT > 8
2057         ret = in_interrupt();
2058 #endif
2059         return ret;
2060 }
2061
2062 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2063                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2064                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2065
2066 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2067 {
2068         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2069
2070         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2071             debug_guardpage_minorder() > 0)
2072                 return;
2073
2074         /*
2075          * This documents exceptions given to allocations in certain
2076          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2077          * of allowed nodes.
2078          */
2079         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2080                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2081                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2082                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2083         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2084                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2085
2086         if (fmt) {
2087                 struct va_format vaf;
2088                 va_list args;
2089
2090                 va_start(args, fmt);
2091
2092                 vaf.fmt = fmt;
2093                 vaf.va = &args;
2094
2095                 pr_warn("%pV", &vaf);
2096
2097                 va_end(args);
2098         }
2099
2100         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2101                 current->comm, order, gfp_mask);
2102
2103         dump_stack();
2104         if (!should_suppress_show_mem())
2105                 show_mem(filter);
2106 }
2107
2108 static inline int
2109 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2110                                 unsigned long did_some_progress,
2111                                 unsigned long pages_reclaimed)
2112 {
2113         /* Do not loop if specifically requested */
2114         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2115                 return 0;
2116
2117         /* Always retry if specifically requested */
2118         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2119                 return 1;
2120
2121         /*
2122          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2123          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2124          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2125          */
2126         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2127                 return 0;
2128
2129         /*
2130          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2131          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2132          * implementations.
2133          */
2134         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2135                 return 1;
2136
2137         /*
2138          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2139          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2140          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2141          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2142          * allocation still fails, we stop retrying.
2143          */
2144         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2145                 return 1;
2146
2147         return 0;
2148 }
2149
2150 static inline struct page *
2151 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2152         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2153         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2154         int migratetype)
2155 {
2156         struct page *page;
2157
2158         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2159         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2160                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2161                 return NULL;
2162         }
2163
2164         /*
2165          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2166          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2167          * we're still under heavy pressure.
2168          */
2169         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2170                 order, zonelist, high_zoneidx,
2171                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2172                 preferred_zone, migratetype);
2173         if (page)
2174                 goto out;
2175
2176         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2177                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2178                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2179                         goto out;
2180                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2181                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2182                         goto out;
2183                 /*
2184                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2185                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2186                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2187                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2188                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2189                  */
2190                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2191                         goto out;
2192         }
2193         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2194         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2195
2196 out:
2197         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2198         return page;
2199 }
2200
2201 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2202 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2203 static struct page *
2204 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2205         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2206         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2207         int migratetype, bool sync_migration,
2208         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2209         unsigned long *did_some_progress)
2210 {
2211         if (!order)
2212                 return NULL;
2213
2214         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2215                 *deferred_compaction = true;
2216                 return NULL;
2217         }
2218
2219         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2220         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2221                                                 nodemask, sync_migration,
2222                                                 contended_compaction);
2223         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2224
2225         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2226                 struct page *page;
2227
2228                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2229                 drain_pages(get_cpu());
2230                 put_cpu();
2231
2232                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2233                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2234                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2235                                 preferred_zone, migratetype);
2236                 if (page) {
2237                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2238                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2239                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2240                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2241                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2242                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2243                         return page;
2244                 }
2245
2246                 /*
2247                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2248                  * The most likely reason is that pages exist,
2249                  * but not enough to satisfy watermarks.
2250                  */
2251                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2252
2253                 /*
2254                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2255                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2256                  */
2257                 if (sync_migration)
2258                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2259
2260                 cond_resched();
2261         }
2262
2263         return NULL;
2264 }
2265 #else
2266 static inline struct page *
2267 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2268         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2269         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2270         int migratetype, bool sync_migration,
2271         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2272         unsigned long *did_some_progress)
2273 {
2274         return NULL;
2275 }
2276 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2277
2278 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2279 static int
2280 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2281                   nodemask_t *nodemask)
2282 {
2283         struct reclaim_state reclaim_state;
2284         int progress;
2285
2286         cond_resched();
2287
2288         /* We now go into synchronous reclaim */
2289         cpuset_memory_pressure_bump();
2290         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2291         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2292         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2293         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2294
2295         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2296
2297         current->reclaim_state = NULL;
2298         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2299         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2300
2301         cond_resched();
2302
2303         return progress;
2304 }
2305
2306 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2307 static inline struct page *
2308 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2309         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2310         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2311         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2312 {
2313         struct page *page = NULL;
2314         bool drained = false;
2315
2316         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2317                                                nodemask);
2318         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2319                 return NULL;
2320
2321         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2322         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2323                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2324
2325 retry:
2326         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2327                                         zonelist, high_zoneidx,
2328                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2329                                         preferred_zone, migratetype);
2330
2331         /*
2332          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2333          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2334          */
2335         if (!page && !drained) {
2336                 drain_all_pages();
2337                 drained = true;
2338                 goto retry;
2339         }
2340
2341         return page;
2342 }
2343
2344 /*
2345  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2346  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2347  */
2348 static inline struct page *
2349 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2350         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2351         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2352         int migratetype)
2353 {
2354         struct page *page;
2355
2356         do {
2357                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2358                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2359                         preferred_zone, migratetype);
2360
2361                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2362                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2363         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2364
2365         return page;
2366 }
2367
2368 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2369                              struct zonelist *zonelist,
2370                              enum zone_type high_zoneidx,
2371                              struct zone *preferred_zone)
2372 {
2373         struct zoneref *z;
2374         struct zone *zone;
2375
2376         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2377                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2378                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2379                 /*
2380                  * Only reset the batches of zones that were actually
2381                  * considered in the fast path, we don't want to
2382                  * thrash fairness information for zones that are not
2383                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2384                  */
2385                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2386                         continue;
2387                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2388                                     high_wmark_pages(zone) -
2389                                     low_wmark_pages(zone) -
2390                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2391         }
2392 }
2393
2394 static inline int
2395 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2396 {
2397         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2398         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2399
2400         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2401         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2402
2403         /*
2404          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2405          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2406          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2407          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2408          */
2409         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2410
2411         if (!wait) {
2412                 /*
2413                  * Not worth trying to allocate harder for
2414                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2415                  */
2416                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2417                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2418                 /*
2419                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2420                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2421                  */
2422                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2423         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2424                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2425
2426         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2427                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2428                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2429                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2430                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2431                 else if (!in_interrupt() &&
2432                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2433                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2434                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2435         }
2436 #ifdef CONFIG_CMA
2437         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2438                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2439 #endif
2440         return alloc_flags;
2441 }
2442
2443 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2444 {
2445         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2446 }
2447
2448 static inline struct page *
2449 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2450         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2451         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2452         int migratetype)
2453 {
2454         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2455         struct page *page = NULL;
2456         int alloc_flags;
2457         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2458         unsigned long did_some_progress;
2459         bool sync_migration = false;
2460         bool deferred_compaction = false;
2461         bool contended_compaction = false;
2462
2463         /*
2464          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2465          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2466          * be using allocators in order of preference for an area that is
2467          * too large.
2468          */
2469         if (order >= MAX_ORDER) {
2470                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2471                 return NULL;
2472         }
2473
2474         /*
2475          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2476          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2477          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2478          * using a larger set of nodes after it has established that the
2479          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2480          * over allocated.
2481          */
2482         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2483                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2484                 goto nopage;
2485
2486 restart:
2487         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2488                          high_zoneidx, preferred_zone);
2489
2490         /*
2491          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2492          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2493          * to how we want to proceed.
2494          */
2495         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2496
2497         /*
2498          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2499          * cpusets.
2500          */
2501         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2502                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2503                                         &preferred_zone);
2504
2505 rebalance:
2506         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2507         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2508                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2509                         preferred_zone, migratetype);
2510         if (page)
2511                 goto got_pg;
2512
2513         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2514         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2515                 /*
2516                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2517                  * the allocation is high priority and these type of
2518                  * allocations are system rather than user orientated
2519                  */
2520                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2521
2522                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2523                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2524                                 preferred_zone, migratetype);
2525                 if (page) {
2526                         goto got_pg;
2527                 }
2528         }
2529
2530         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2531         if (!wait)
2532                 goto nopage;
2533
2534         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2535         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2536                 goto nopage;
2537
2538         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2539         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2540                 goto nopage;
2541
2542         /*
2543          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2544          * attempts after direct reclaim are synchronous
2545          */
2546         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2547                                         zonelist, high_zoneidx,
2548                                         nodemask,
2549                                         alloc_flags, preferred_zone,
2550                                         migratetype, sync_migration,
2551                                         &contended_compaction,
2552                                         &deferred_compaction,
2553                                         &did_some_progress);
2554         if (page)
2555                 goto got_pg;
2556         sync_migration = true;
2557
2558         /*
2559          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2560          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2561          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2562          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2563          */
2564         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2565                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2566                 goto nopage;
2567
2568         /* Try direct reclaim and then allocating */
2569         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2570                                         zonelist, high_zoneidx,
2571                                         nodemask,
2572                                         alloc_flags, preferred_zone,
2573                                         migratetype, &did_some_progress);
2574         if (page)
2575                 goto got_pg;
2576
2577         /*
2578          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2579          * running out of options and have to consider going OOM
2580          */
2581         if (!did_some_progress) {
2582                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2583                         if (oom_killer_disabled)
2584                                 goto nopage;
2585                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2586                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2587                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2588                                 goto nopage;
2589                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2590                                         zonelist, high_zoneidx,
2591                                         nodemask, preferred_zone,
2592                                         migratetype);
2593                         if (page)
2594                                 goto got_pg;
2595
2596                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2597                                 /*
2598                                  * The oom killer is not called for high-order
2599                                  * allocations that may fail, so if no progress
2600                                  * is being made, there are no other options and
2601                                  * retrying is unlikely to help.
2602                                  */
2603                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2604                                         goto nopage;
2605                                 /*
2606                                  * The oom killer is not called for lowmem
2607                                  * allocations to prevent needlessly killing
2608                                  * innocent tasks.
2609                                  */
2610                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2611                                         goto nopage;
2612                         }
2613
2614                         goto restart;
2615                 }
2616         }
2617
2618         /* Check if we should retry the allocation */
2619         pages_reclaimed += did_some_progress;
2620         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2621                                                 pages_reclaimed)) {
2622                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2623                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2624                 goto rebalance;
2625         } else {
2626                 /*
2627                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2628                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2629                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2630                  */
2631                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2632                                         zonelist, high_zoneidx,
2633                                         nodemask,
2634                                         alloc_flags, preferred_zone,
2635                                         migratetype, sync_migration,
2636                                         &contended_compaction,
2637                                         &deferred_compaction,
2638                                         &did_some_progress);
2639                 if (page)
2640                         goto got_pg;
2641         }
2642
2643 nopage:
2644         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2645         return page;
2646 got_pg:
2647         if (kmemcheck_enabled)
2648                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2649
2650         return page;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2655  */
2656 struct page *
2657 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2658                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2659 {
2660         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2661         struct zone *preferred_zone;
2662         struct page *page = NULL;
2663         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2664         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2665         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2666         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2667
2668         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2669
2670         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2671
2672         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2673
2674         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2675                 return NULL;
2676
2677         /*
2678          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2679          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2680          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2681          */
2682         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2683                 return NULL;
2684
2685         /*
2686          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2687          * verified in the (always inline) callee
2688          */
2689         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2690                 return NULL;
2691
2692 retry_cpuset:
2693         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2694
2695         /* The preferred zone is used for statistics later */
2696         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2697                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2698                                 &preferred_zone);
2699         if (!preferred_zone)
2700                 goto out;
2701
2702 #ifdef CONFIG_CMA
2703         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2704                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2705 #endif
2706         /* First allocation attempt */
2707         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2708                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2709                         preferred_zone, migratetype);
2710         if (unlikely(!page)) {
2711                 /*
2712                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2713                  * can deadlock because I/O on the device might not
2714                  * complete.
2715                  */
2716                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2717                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2718                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2719                                 preferred_zone, migratetype);
2720         }
2721
2722         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2723
2724 out:
2725         /*
2726          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2727          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2728          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2729          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2730          */
2731         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2732                 goto retry_cpuset;
2733
2734         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2735
2736         return page;
2737 }
2738 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2739
2740 /*
2741  * Common helper functions.
2742  */
2743 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2744 {
2745         struct page *page;
2746
2747         /*
2748          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2749          * a highmem page
2750          */
2751         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2752
2753         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2754         if (!page)
2755                 return 0;
2756         return (unsigned long) page_address(page);
2757 }
2758 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2759
2760 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2761 {
2762         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2765
2766 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2767 {
2768         if (put_page_testzero(page)) {
2769                 if (order == 0)
2770                         free_hot_cold_page(page, 0);
2771                 else
2772                         __free_pages_ok(page, order);
2773         }
2774 }
2775
2776 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2777
2778 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2779 {
2780         if (addr != 0) {
2781                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2782                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2783         }
2784 }
2785
2786 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2787
2788 /*
2789  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2790  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2791  *
2792  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2793  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2794  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2795  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2796  *
2797  * The caller knows better which flags it relies on.
2798  */
2799 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2800 {
2801         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2802         __free_pages(page, order);
2803 }
2804
2805 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2806 {
2807         if (addr != 0) {
2808                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2809                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2810         }
2811 }
2812
2813 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2814 {
2815         if (addr) {
2816                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2817                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2818
2819                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2820                 while (used < alloc_end) {
2821                         free_page(used);
2822                         used += PAGE_SIZE;
2823                 }
2824         }
2825         return (void *)addr;
2826 }
2827
2828 /**
2829  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2830  * @size: the number of bytes to allocate
2831  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2832  *
2833  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2834  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2835  * allocate memory in power-of-two pages.
2836  *
2837  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2838  *
2839  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2840  */
2841 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2842 {
2843         unsigned int order = get_order(size);
2844         unsigned long addr;
2845
2846         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2847         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2848 }
2849 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2850
2851 /**
2852  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2853  *                         pages on a node.
2854  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2855  * @size: the number of bytes to allocate
2856  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2857  *
2858  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2859  * back.
2860  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2861  * but is not exact.
2862  */
2863 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2864 {
2865         unsigned order = get_order(size);
2866         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2867         if (!p)
2868                 return NULL;
2869         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2870 }
2871 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2872
2873 /**
2874  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2875  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2876  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2877  *
2878  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2879  */
2880 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2881 {
2882         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2883         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2884
2885         while (addr < end) {
2886                 free_page(addr);
2887                 addr += PAGE_SIZE;
2888         }
2889 }
2890 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2891
2892 /**
2893  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2894  * @offset: The zone index of the highest zone
2895  *
2896  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2897  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2898  * zone, the number of pages is calculated as:
2899  *     managed_pages - high_pages
2900  */
2901 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2902 {
2903         struct zoneref *z;
2904         struct zone *zone;
2905
2906         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2907         unsigned long sum = 0;
2908
2909         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2910
2911         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2912                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2913                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2914                 if (size > high)
2915                         sum += size - high;
2916         }
2917
2918         return sum;
2919 }
2920
2921 /**
2922  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2923  *
2924  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2925  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2926  */
2927 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2928 {
2929         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2930 }
2931 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2932
2933 /**
2934  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2935  *
2936  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2937  * high watermark within all zones.
2938  */
2939 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2940 {
2941         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2942 }
2943
2944 static inline void show_node(struct zone *zone)
2945 {
2946         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2947                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2948 }
2949
2950 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2951 {
2952         val->totalram = totalram_pages;
2953         val->sharedram = 0;
2954         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2955         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2956         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2957         val->freehigh = nr_free_highpages();
2958         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2959 }
2960
2961 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2962
2963 #ifdef CONFIG_NUMA
2964 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2965 {
2966         int zone_type;          /* needs to be signed */
2967         unsigned long managed_pages = 0;
2968         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2969
2970         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2971                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2972         val->totalram = managed_pages;
2973         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2974 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2975         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2976         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2977                         NR_FREE_PAGES);
2978 #else
2979         val->totalhigh = 0;
2980         val->freehigh = 0;
2981 #endif
2982         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2983 }
2984 #endif
2985
2986 /*
2987  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2988  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2989  */
2990 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2991 {
2992         bool ret = false;
2993         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2994
2995         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2996                 goto out;
2997
2998         do {
2999                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3000                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3001         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3002 out:
3003         return ret;
3004 }
3005
3006 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3007
3008 static void show_migration_types(unsigned char type)
3009 {
3010         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3011                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3012                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3013                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3014                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3015 #ifdef CONFIG_CMA
3016                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3017 #endif
3018 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3019                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3020 #endif
3021         };
3022         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3023         char *p = tmp;
3024         int i;
3025
3026         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3027                 if (type & (1 << i))
3028                         *p++ = types[i];
3029         }
3030
3031         *p = '\0';
3032         printk("(%s) ", tmp);
3033 }
3034
3035 /*
3036  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3037  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3038  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3039  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3040  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3041  */
3042 void show_free_areas(unsigned int filter)
3043 {
3044         int cpu;
3045         struct zone *zone;
3046
3047         for_each_populated_zone(zone) {
3048                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3049                         continue;
3050                 show_node(zone);
3051                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3052
3053                 for_each_online_cpu(cpu) {
3054                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3055
3056                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3057
3058                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3059                                cpu, pageset->pcp.high,
3060                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3061                 }
3062         }
3063
3064         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3065                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3066                 " unevictable:%lu"
3067                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3068                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3069                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3070                 " free_cma:%lu\n",
3071                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3072                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3073                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3074                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3075                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3076                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3077                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3078                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3079                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3080                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3081                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3082                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3083                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3084                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3085                 global_page_state(NR_SHMEM),
3086                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3087                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3088                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3089
3090         for_each_populated_zone(zone) {
3091                 int i;
3092
3093                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3094                         continue;
3095                 show_node(zone);
3096                 printk("%s"
3097                         " free:%lukB"
3098                         " min:%lukB"
3099                         " low:%lukB"
3100                         " high:%lukB"
3101                         " active_anon:%lukB"
3102                         " inactive_anon:%lukB"
3103                         " active_file:%lukB"
3104                         " inactive_file:%lukB"
3105                         " unevictable:%lukB"
3106                         " isolated(anon):%lukB"
3107                         " isolated(file):%lukB"
3108                         " present:%lukB"
3109                         " managed:%lukB"
3110                         " mlocked:%lukB"
3111                         " dirty:%lukB"
3112                         " writeback:%lukB"
3113                         " mapped:%lukB"
3114                         " shmem:%lukB"
3115                         " slab_reclaimable:%lukB"
3116                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3117                         " kernel_stack:%lukB"
3118                         " pagetables:%lukB"
3119                         " unstable:%lukB"
3120                         " bounce:%lukB"
3121                         " free_cma:%lukB"
3122                         " writeback_tmp:%lukB"
3123                         " pages_scanned:%lu"
3124                         " all_unreclaimable? %s"
3125                         "\n",
3126                         zone->name,
3127                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3128                         K(min_wmark_pages(zone)),
3129                         K(low_wmark_pages(zone)),
3130                         K(high_wmark_pages(zone)),
3131                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3132                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3133                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3134                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3135                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3136                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3137                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3138                         K(zone->present_pages),
3139                         K(zone->managed_pages),
3140                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3141                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3142                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3147                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3148                                 THREAD_SIZE / 1024,
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3154                         zone->pages_scanned,
3155                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3156                         );
3157                 printk("lowmem_reserve[]:");
3158                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3159                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3160                 printk("\n");
3161         }
3162
3163         for_each_populated_zone(zone) {
3164                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3165                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3166
3167                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3168                         continue;
3169                 show_node(zone);
3170                 printk("%s: ", zone->name);
3171
3172                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3173                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3174                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3175                         int type;
3176
3177                         nr[order] = area->nr_free;
3178                         total += nr[order] << order;
3179
3180                         types[order] = 0;
3181                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3182                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3183                                         types[order] |= 1 << type;
3184                         }
3185                 }
3186                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3187                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3188                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3189                         if (nr[order])
3190                                 show_migration_types(types[order]);
3191                 }
3192                 printk("= %lukB\n", K(total));
3193         }
3194
3195         hugetlb_show_meminfo();
3196
3197         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3198
3199         show_swap_cache_info();
3200 }
3201
3202 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3203 {
3204         zoneref->zone = zone;
3205         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3206 }
3207
3208 /*
3209  * Builds allocation fallback zone lists.
3210  *
3211  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3212  */
3213 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3214                                 int nr_zones)
3215 {
3216         struct zone *zone;
3217         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3218
3219         do {
3220                 zone_type--;
3221                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3222                 if (populated_zone(zone)) {
3223                         zoneref_set_zone(zone,
3224                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3225                         check_highest_zone(zone_type);
3226                 }
3227         } while (zone_type);
3228
3229         return nr_zones;
3230 }
3231
3232
3233 /*
3234  *  zonelist_order:
3235  *  0 = automatic detection of better ordering.
3236  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3237  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3238  *
3239  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3240  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3241  */
3242 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3243 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3244 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3245
3246 /* zonelist order in the kernel.
3247  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3248  */
3249 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3250 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3251
3252
3253 #ifdef CONFIG_NUMA
3254 /* The value user specified ....changed by config */
3255 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3256 /* string for sysctl */
3257 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3258 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3259
3260 /*
3261  * interface for configure zonelist ordering.
3262  * command line option "numa_zonelist_order"
3263  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3264  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3265  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3266  */
3267
3268 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3269 {
3270         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3271                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3272         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3273                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3274         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3275                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3276         } else {
3277                 printk(KERN_WARNING
3278                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3279                         "%s\n", s);
3280                 return -EINVAL;
3281         }
3282         return 0;
3283 }
3284
3285 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3286 {
3287         int ret;
3288
3289         if (!s)
3290                 return 0;
3291
3292         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3293         if (ret == 0)
3294                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3295
3296         return ret;
3297 }
3298 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3299
3300 /*
3301  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3302  */
3303 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3304                 void __user *buffer, size_t *length,
3305                 loff_t *ppos)
3306 {
3307         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3308         int ret;
3309         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3310
3311         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3312         if (write) {
3313                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3314                         ret = -EINVAL;
3315                         goto out;
3316                 }
3317                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3318         }
3319         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3320         if (ret)
3321                 goto out;
3322         if (write) {
3323                 int oldval = user_zonelist_order;
3324
3325                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3326                 if (ret) {
3327                         /*
3328                          * bogus value.  restore saved string
3329                          */
3330                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3331                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3332                         user_zonelist_order = oldval;
3333                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3334                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3335                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3336                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3337                 }
3338         }
3339 out:
3340         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3341         return ret;
3342 }
3343
3344
3345 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3346 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3347
3348 /**
3349  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3350  * @node: node whose fallback list we're appending
3351  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3352  *
3353  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3354  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3355  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3356  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3357  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3358  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3359  * on them otherwise.
3360  * It returns -1 if no node is found.
3361  */
3362 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3363 {
3364         int n, val;
3365         int min_val = INT_MAX;
3366         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3367         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3368
3369         /* Use the local node if we haven't already */
3370         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3371                 node_set(node, *used_node_mask);
3372                 return node;
3373         }
3374
3375         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3376
3377                 /* Don't want a node to appear more than once */
3378                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3379                         continue;
3380
3381                 /* Use the distance array to find the distance */
3382                 val = node_distance(node, n);
3383
3384                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3385                 val += (n < node);
3386
3387                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3388                 tmp = cpumask_of_node(n);
3389                 if (!cpumask_empty(tmp))
3390                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3391
3392                 /* Slight preference for less loaded node */
3393                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3394                 val += node_load[n];
3395
3396                 if (val < min_val) {
3397                         min_val = val;
3398                         best_node = n;
3399                 }
3400         }
3401
3402         if (best_node >= 0)
3403                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3404
3405         return best_node;
3406 }
3407
3408
3409 /*
3410  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3411  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3412  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3413  */
3414 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3415 {
3416         int j;
3417         struct zonelist *zonelist;
3418
3419         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3420         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3421                 ;
3422         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3423         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3424         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3425 }
3426
3427 /*
3428  * Build gfp_thisnode zonelists
3429  */
3430 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3431 {
3432         int j;
3433         struct zonelist *zonelist;
3434
3435         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3436         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3437         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3438         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3443  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3444  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3445  * may still exist in local DMA zone.
3446  */
3447 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3448
3449 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3450 {
3451         int pos, j, node;
3452         int zone_type;          /* needs to be signed */
3453         struct zone *z;
3454         struct zonelist *zonelist;
3455
3456         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3457         pos = 0;
3458         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3459                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3460                         node = node_order[j];
3461                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3462                         if (populated_zone(z)) {
3463                                 zoneref_set_zone(z,
3464                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3465                                 check_highest_zone(zone_type);
3466                         }
3467                 }
3468         }
3469         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3470         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3471 }
3472
3473 static int default_zonelist_order(void)
3474 {
3475         int nid, zone_type;
3476         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3477         struct zone *z;
3478         int average_size;
3479         /*
3480          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3481          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3482          * into OOM very easily.
3483          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3484          */
3485         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3486         low_kmem_size = 0;
3487         total_size = 0;
3488         for_each_online_node(nid) {
3489                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3490                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3491                         if (populated_zone(z)) {
3492                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3493                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3494                                 total_size += z->managed_pages;
3495                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3496                                 /*
3497                                  * If any node has only lowmem, then node order
3498                                  * is preferred to allow kernel allocations
3499                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3500                                  * on other nodes when there is an abundance of
3501                                  * lowmem available to allocate from.
3502                                  */
3503                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3504                         }
3505                 }
3506         }
3507         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3508             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3509                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3510         /*
3511          * look into each node's config.
3512          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3513          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3514          */
3515         average_size = total_size /
3516                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3517         for_each_online_node(nid) {
3518                 low_kmem_size = 0;
3519                 total_size = 0;
3520                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3521                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3522                         if (populated_zone(z)) {
3523                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3524                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3525                                 total_size += z->present_pages;
3526                         }
3527                 }
3528                 if (low_kmem_size &&
3529                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3530                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3531                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3532         }
3533         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3534 }
3535
3536 static void set_zonelist_order(void)
3537 {
3538         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3539                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3540         else
3541                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3542 }
3543
3544 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3545 {
3546         int j, node, load;
3547         enum zone_type i;
3548         nodemask_t used_mask;
3549         int local_node, prev_node;
3550         struct zonelist *zonelist;
3551         int order = current_zonelist_order;
3552
3553         /* initialize zonelists */
3554         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3555                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3556                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3557                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3558         }
3559
3560         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3561         local_node = pgdat->node_id;
3562         load = nr_online_nodes;
3563         prev_node = local_node;
3564         nodes_clear(used_mask);
3565
3566         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3567         j = 0;
3568
3569         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3570                 /*
3571                  * We don't want to pressure a particular node.
3572                  * So adding penalty to the first node in same
3573                  * distance group to make it round-robin.
3574                  */
3575                 if (node_distance(local_node, node) !=
3576                     node_distance(local_node, prev_node))
3577                         node_load[node] = load;
3578
3579                 prev_node = node;
3580                 load--;
3581                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3582                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3583                 else
3584                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3585         }
3586
3587         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3588                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3589                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3590         }
3591
3592         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3593 }
3594
3595 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3596 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3597 {
3598         struct zonelist *zonelist;
3599         struct zonelist_cache *zlc;
3600         struct zoneref *z;
3601
3602         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3603         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3604         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3605         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3606                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3607 }
3608
3609 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3610 /*
3611  * Return node id of node used for "local" allocations.
3612  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3613  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3614  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3615  */
3616 int local_memory_node(int node)
3617 {
3618         struct zone *zone;
3619
3620         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3621                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3622                                    NULL,
3623                                    &zone);
3624         return zone->node;
3625 }
3626 #endif
3627
3628 #else   /* CONFIG_NUMA */
3629
3630 static void set_zonelist_order(void)
3631 {
3632         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3633 }
3634
3635 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3636 {
3637         int node, local_node;
3638         enum zone_type j;
3639         struct zonelist *zonelist;
3640
3641         local_node = pgdat->node_id;
3642
3643         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3644         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3645
3646         /*
3647          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3648          * of all the other nodes.
3649          * We don't want to pressure a particular node, so when
3650          * building the zones for node N, we make sure that the
3651          * zones coming right after the local ones are those from
3652          * node N+1 (modulo N)
3653          */
3654         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3655                 if (!node_online(node))
3656                         continue;
3657                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3658         }
3659         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3660                 if (!node_online(node))
3661                         continue;
3662                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3663         }
3664
3665         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3666         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3667 }
3668
3669 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3670 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3671 {
3672         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3673 }
3674
3675 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3676
3677 /*
3678  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3679  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3680  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3681  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3682  * with interrupts disabled.
3683  *
3684  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3685  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3686  * hotplugged processors.
3687  *
3688  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3689  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3690  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3691  */
3692 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3693 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3694 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3695
3696 /*
3697  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3698  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3699  */
3700 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3701
3702 /* return values int ....just for stop_machine() */
3703 static int __build_all_zonelists(void *data)
3704 {
3705         int nid;
3706         int cpu;
3707         pg_data_t *self = data;
3708
3709 #ifdef CONFIG_NUMA
3710         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3711 #endif
3712
3713         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3714                 build_zonelists(self);
3715                 build_zonelist_cache(self);
3716         }
3717
3718         for_each_online_node(nid) {
3719                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3720
3721                 build_zonelists(pgdat);
3722                 build_zonelist_cache(pgdat);
3723         }
3724
3725         /*
3726          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3727          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3728          * each zone will be allocated later when the per cpu
3729          * allocator is available.
3730          *
3731          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3732          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3733          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3734          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3735          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3736          * (a chicken-egg dilemma).
3737          */
3738         for_each_possible_cpu(cpu) {
3739                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3740
3741 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3742                 /*
3743                  * We now know the "local memory node" for each node--
3744                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3745                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3746                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3747                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3748                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3749                  */
3750                 if (cpu_online(cpu))
3751                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3752 #endif
3753         }
3754
3755         return 0;
3756 }
3757
3758 /*
3759  * Called with zonelists_mutex held always
3760  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3761  */
3762 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3763 {
3764         set_zonelist_order();
3765
3766         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3767                 __build_all_zonelists(NULL);
3768                 mminit_verify_zonelist();
3769                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3770         } else {
3771 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3772                 if (zone)
3773                         setup_zone_pageset(zone);
3774 #endif
3775                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3776                    of zonelist */
3777                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3778                 /* cpuset refresh routine should be here */
3779         }
3780         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3781         /*
3782          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3783          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3784          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3785          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3786          * disabled and enable it later
3787          */
3788         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3789                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3790         else
3791                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3792
3793         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3794                 "Total pages: %ld\n",
3795                         nr_online_nodes,
3796                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3797                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3798                         vm_total_pages);
3799 #ifdef CONFIG_NUMA
3800         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3801 #endif
3802 }
3803
3804 /*
3805  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3806  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3807  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3808  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3809  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3810  * conservative, even though it seems large.
3811  *
3812  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3813  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3814  */
3815 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3816
3817 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3818 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3819 {
3820         unsigned long size = 1;
3821
3822         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3823
3824         while (size < pages)
3825                 size <<= 1;
3826
3827         /*
3828          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3829          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3830          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3831          */
3832         size = min(size, 4096UL);
3833
3834         return max(size, 4UL);
3835 }
3836 #else
3837 /*
3838  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3839  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3840  *
3841  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3842  *
3843  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3844  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3845  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3846  *
3847  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3848  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3849  *
3850  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3851  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3852  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3853  */
3854 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3855 {
3856         return 4096UL;
3857 }
3858 #endif
3859
3860 /*
3861  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3862  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3863  * hash function before the remainder is taken.
3864  */
3865 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3866 {
3867         return ffz(~size);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Check if a pageblock contains reserved pages
3872  */
3873 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3874 {
3875         unsigned long pfn;
3876
3877         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3878                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3879                         return 1;
3880         }
3881         return 0;
3882 }
3883
3884 /*
3885  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3886  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3887  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3888  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3889  * blocks as reclaim kicks in
3890  */
3891 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3892 {
3893         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3894         struct page *page;
3895         unsigned long block_migratetype;
3896         int reserve;
3897         int old_reserve;
3898
3899         /*
3900          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3901          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3902          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3903          * the block.
3904          */
3905         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3906         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3907         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3908         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3909                                                         pageblock_order;
3910
3911         /*
3912          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3913          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3914          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3915          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3916          * future allocation of hugepages at runtime.
3917          */
3918         reserve = min(2, reserve);
3919         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3920
3921         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3922         if (reserve == old_reserve)
3923                 return;
3924         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3925
3926         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3927                 if (!pfn_valid(pfn))
3928                         continue;
3929                 page = pfn_to_page(pfn);
3930
3931                 /* Watch out for overlapping nodes */
3932                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3933                         continue;
3934
3935                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3936
3937                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3938                 if (reserve > 0) {
3939                         /*
3940                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3941                          * them.
3942                          */
3943                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3944                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3945                                 continue;
3946
3947                         /* If this block is reserved, account for it */
3948                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3949                                 reserve--;
3950                                 continue;
3951                         }
3952
3953                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3954                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3955                                 set_pageblock_migratetype(page,
3956                                                         MIGRATE_RESERVE);
3957                                 move_freepages_block(zone, page,
3958                                                         MIGRATE_RESERVE);
3959                                 reserve--;
3960                                 continue;
3961                         }
3962                 } else if (!old_reserve) {
3963                         /*
3964                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
3965                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
3966                          */
3967                         break;
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         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5022
5023         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5024         find_usable_zone_for_movable();
5025
5026         /*
5027          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5028          * options.
5029          */
5030         if (movable_node_is_enabled()) {
5031                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5032                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5033                                 continue;
5034
5035                         nid = type->regions[i].nid;
5036
5037                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5038                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5039                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5040                                 usable_startpfn;
5041                 }
5042
5043                 goto out2;
5044         }
5045
5046         /*
5047          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5048          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5049          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5050          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5051          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5052          * what movablecore would have allowed.
5053          */
5054         if (required_movablecore) {
5055                 unsigned long corepages;
5056
5057                 /*
5058                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5059                  * was requested by the user
5060                  */
5061                 required_movablecore =
5062                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5063                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5064
5065                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5066         }
5067
5068         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5069         if (!required_kernelcore)
5070                 goto out;
5071
5072         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5073         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5074
5075 restart:
5076         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5077         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5078         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5079                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5080
5081                 /*
5082                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5083                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5084                  * amount of memory for the kernel
5085                  */
5086                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5087                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5088
5089                 /*
5090                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5091                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5092                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5093                  */
5094                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5095
5096                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5097                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5098                         unsigned long size_pages;
5099
5100                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5101                         if (start_pfn >= end_pfn)
5102                                 continue;
5103
5104                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5105                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5106                                 unsigned long kernel_pages;
5107                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5108                                                                 - start_pfn;
5109
5110                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5111                                                         kernelcore_remaining);
5112                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5113                                                         required_kernelcore);
5114
5115                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5116                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5117
5118                                         /*
5119                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5120                                          * that if we have to rebalance
5121                                          * kernelcore across nodes, we will
5122                                          * not double account here
5123                                          */
5124                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5125                                         continue;
5126                                 }
5127                                 start_pfn = usable_startpfn;
5128                         }
5129
5130                         /*
5131                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5132                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5133                          * number of pages used as kernelcore
5134                          */
5135                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5136                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5137                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5138                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5139
5140                         /*
5141                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5142                          * break if the kernelcore for this node has been
5143                          * satisfied
5144                          */
5145                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5146                                                                 size_pages);
5147                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5148                         if (!kernelcore_remaining)
5149                                 break;
5150                 }
5151         }
5152
5153         /*
5154          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5155          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5156          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5157          * satisfied
5158          */
5159         usable_nodes--;
5160         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5161                 goto restart;
5162
5163 out2:
5164         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5165         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5166                 zone_movable_pfn[nid] =
5167                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5168
5169 out:
5170         /* restore the node_state */
5171         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5172 }
5173
5174 /* Any regular or high memory on that node ? */
5175 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5176 {
5177         enum zone_type zone_type;
5178
5179         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5180                 return;
5181
5182         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5183                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5184                 if (populated_zone(zone)) {
5185                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5186                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5187                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5188                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5189                         break;
5190                 }
5191         }
5192 }
5193
5194 /**
5195  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5196  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5197  *
5198  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5199  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5200  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5201  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5202  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5203  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5204  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5205  * at arch_max_dma_pfn.
5206  */
5207 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5208 {
5209         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5210         int i, nid;
5211
5212         /* Record where the zone boundaries are */
5213         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5214                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5215         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5216                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5217         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5218         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5219         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5220                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5221                         continue;
5222                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5223                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5224                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5225                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5226         }
5227         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5228         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5229
5230         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5231         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5232         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5233
5234         /* Print out the zone ranges */
5235         printk("Zone ranges:\n");
5236         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5237                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5238                         continue;
5239                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5240                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5241                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5242                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5243                 else
5244                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5245                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5246                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5247                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5248         }
5249
5250         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5251         printk("Movable zone start for each node\n");
5252         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5253                 if (zone_movable_pfn[i])
5254                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5255                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5256         }
5257
5258         /* Print out the early node map */
5259         printk("Early memory node ranges\n");
5260         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5261                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5262                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5263
5264         /* Initialise every node */
5265         mminit_verify_pageflags_layout();
5266         setup_nr_node_ids();
5267         for_each_online_node(nid) {
5268                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5269                 free_area_init_node(nid, NULL,
5270                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5271
5272                 /* Any memory on that node */
5273                 if (pgdat->node_present_pages)
5274                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5275                 check_for_memory(pgdat, nid);
5276         }
5277 }
5278
5279 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5280 {
5281         unsigned long long coremem;
5282         if (!p)
5283                 return -EINVAL;
5284
5285         coremem = memparse(p, &p);
5286         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5287
5288         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5289         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5290
5291         return 0;
5292 }
5293
5294 /*
5295  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5296  * cannot be reclaimed or migrated.
5297  */
5298 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5299 {
5300         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5301 }
5302
5303 /*
5304  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5305  * can be reclaimed or migrated.
5306  */
5307 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5308 {
5309         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5310 }
5311
5312 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5313 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5314
5315 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5316
5317 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5318 {
5319         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5320         page_zone(page)->managed_pages += count;
5321         totalram_pages += count;
5322 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5323         if (PageHighMem(page))
5324                 totalhigh_pages += count;
5325 #endif
5326         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5327 }
5328 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5329
5330 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5331 {
5332         void *pos;
5333         unsigned long pages = 0;
5334
5335         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5336         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5337         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5338                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5339                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5340                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5341         }
5342
5343         if (pages && s)
5344                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5345                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5346
5347         return pages;
5348 }
5349 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5350
5351 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5352 void free_highmem_page(struct page *page)
5353 {
5354         __free_reserved_page(page);
5355         totalram_pages++;
5356         page_zone(page)->managed_pages++;
5357         totalhigh_pages++;
5358 }
5359 #endif
5360
5361
5362 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5363 {
5364         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5365         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5366
5367         physpages = get_num_physpages();
5368         codesize = _etext - _stext;
5369         datasize = _edata - _sdata;
5370         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5371         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5372         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5373         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5374
5375         /*
5376          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5377          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5378          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5379          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5380          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5381          */
5382 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5383         do { \
5384                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5385                         size -= adj; \
5386         } while (0)
5387
5388         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5389                      _sinittext, init_code_size);
5390         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5391         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5392         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5393         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5394
5395 #undef  adj_init_size
5396
5397         printk("Memory: %luK/%luK available "
5398                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5399                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5400 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5401                ", %luK highmem"
5402 #endif
5403                "%s%s)\n",
5404                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5405                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5406                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5407                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5408 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5409                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5410 #endif
5411                str ? ", " : "", str ? str : "");
5412 }
5413
5414 /**
5415  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5416  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5417  *
5418  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5419  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5420  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5421  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5422  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5423  * smaller per-cpu batchsize.
5424  */
5425 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5426 {
5427         dma_reserve = new_dma_reserve;
5428 }
5429
5430 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5431 {
5432         free_area_init_node(0, zones_size,
5433                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5434 }
5435
5436 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5437                                  unsigned long action, void *hcpu)
5438 {
5439         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5440
5441         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5442                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5443                 drain_pages(cpu);
5444
5445                 /*
5446                  * Spill the event counters of the dead processor
5447                  * into the current processors event counters.
5448                  * This artificially elevates the count of the current
5449                  * processor.
5450                  */
5451                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5452
5453                 /*
5454                  * Zero the differential counters of the dead processor
5455                  * so that the vm statistics are consistent.
5456                  *
5457                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5458                  * race with what we are doing.
5459                  */
5460                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5461         }
5462         return NOTIFY_OK;
5463 }
5464
5465 void __init page_alloc_init(void)
5466 {
5467         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5468 }
5469
5470 /*
5471  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5472  *      or min_free_kbytes changes.
5473  */
5474 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5475 {
5476         struct pglist_data *pgdat;
5477         unsigned long reserve_pages = 0;
5478         enum zone_type i, j;
5479
5480         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5481                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5482                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5483                         unsigned long max = 0;
5484
5485                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5486                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5487                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5488                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5489                         }
5490
5491                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5492                         max += high_wmark_pages(zone);
5493
5494                         if (max > zone->managed_pages)
5495                                 max = zone->managed_pages;
5496                         reserve_pages += max;
5497                         /*
5498                          * Lowmem reserves are not available to
5499                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5500                          * kswapd tries to balance zones to their high
5501                          * watermark.  As a result, neither should be
5502                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5503                          * situation where reclaim has to clean pages
5504                          * in order to balance the zones.
5505                          */
5506                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5507                 }
5508         }
5509         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5510         totalreserve_pages = reserve_pages;
5511 }
5512
5513 /*
5514  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5515  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5516  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5517  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5518  */
5519 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5520 {
5521         struct pglist_data *pgdat;
5522         enum zone_type j, idx;
5523
5524         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5525                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5526                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5527                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5528
5529                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5530
5531                         idx = j;
5532                         while (idx) {
5533                                 struct zone *lower_zone;
5534
5535                                 idx--;
5536
5537                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5538                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5539
5540                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5541                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5542                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5543                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5544                         }
5545                 }
5546         }
5547
5548         /* update totalreserve_pages */
5549         calculate_totalreserve_pages();
5550 }
5551
5552 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5553 {
5554         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5555         unsigned long lowmem_pages = 0;
5556         struct zone *zone;
5557         unsigned long flags;
5558
5559         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5560         for_each_zone(zone) {
5561                 if (!is_highmem(zone))
5562                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5563         }
5564
5565         for_each_zone(zone) {
5566                 u64 tmp;
5567
5568                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5569                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5570                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5571                 if (is_highmem(zone)) {
5572                         /*
5573                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5574                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5575                          * value here.
5576                          *
5577                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5578                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5579                          * not be capped for highmem.
5580                          */
5581                         unsigned long min_pages;
5582
5583                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5584                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5585                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5586                 } else {
5587                         /*
5588                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5589                          * proportionate to the zone's size.
5590                          */
5591                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5592                 }
5593
5594                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5595                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5596
5597                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5598                                       high_wmark_pages(zone) -
5599                                       low_wmark_pages(zone) -
5600                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5601
5602                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5603                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5604         }
5605
5606         /* update totalreserve_pages */
5607         calculate_totalreserve_pages();
5608 }
5609
5610 /**
5611  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5612  * or when memory is hot-{added|removed}
5613  *
5614  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5615  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5616  */
5617 void setup_per_zone_wmarks(void)
5618 {
5619         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5620         __setup_per_zone_wmarks();
5621         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5622 }
5623
5624 /*
5625  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5626  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5627  * to be referenced again before it is swapped out.
5628  *
5629  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5630  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5631  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5632  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5633  *
5634  * total     target    max
5635  * memory    ratio     inactive anon
5636  * -------------------------------------
5637  *   10MB       1         5MB
5638  *  100MB       1        50MB
5639  *    1GB       3       250MB
5640  *   10GB      10       0.9GB
5641  *  100GB      31         3GB
5642  *    1TB     101        10GB
5643  *   10TB     320        32GB
5644  */
5645 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5646 {
5647         unsigned int gb, ratio;
5648
5649         /* Zone size in gigabytes */
5650         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5651         if (gb)
5652                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5653         else
5654                 ratio = 1;
5655
5656         zone->inactive_ratio = ratio;
5657 }
5658
5659 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5660 {
5661         struct zone *zone;
5662
5663         for_each_zone(zone)
5664                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5665 }
5666
5667 /*
5668  * Initialise min_free_kbytes.
5669  *
5670  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5671  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5672  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5673  *
5674  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5675  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5676  *
5677  * which yields
5678  *
5679  * 16MB:        512k
5680  * 32MB:        724k
5681  * 64MB:        1024k
5682  * 128MB:       1448k
5683  * 256MB:       2048k
5684  * 512MB:       2896k
5685  * 1024MB:      4096k
5686  * 2048MB:      5792k
5687  * 4096MB:      8192k
5688  * 8192MB:      11584k
5689  * 16384MB:     16384k
5690  */
5691 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5692 {
5693         unsigned long lowmem_kbytes;
5694         int new_min_free_kbytes;
5695
5696         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5697         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5698
5699         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5700                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5701                 if (min_free_kbytes < 128)
5702                         min_free_kbytes = 128;
5703                 if (min_free_kbytes > 65536)
5704                         min_free_kbytes = 65536;
5705         } else {
5706                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5707                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5708         }
5709         setup_per_zone_wmarks();
5710         refresh_zone_stat_thresholds();
5711         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5712         setup_per_zone_inactive_ratio();
5713         return 0;
5714 }
5715 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5716
5717 /*
5718  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5719  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5720  *      changes.
5721  */
5722 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5723         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5724 {
5725         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5726         if (write) {
5727                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5728                 setup_per_zone_wmarks();
5729         }
5730         return 0;
5731 }
5732
5733 #ifdef CONFIG_NUMA
5734 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5735         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5736 {
5737         struct zone *zone;
5738         int rc;
5739
5740         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5741         if (rc)
5742                 return rc;
5743
5744         for_each_zone(zone)
5745                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5746                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5747         return 0;
5748 }
5749
5750 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5751         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5752 {
5753         struct zone *zone;
5754         int rc;
5755
5756         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5757         if (rc)
5758                 return rc;
5759
5760         for_each_zone(zone)
5761                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5762                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5763         return 0;
5764 }
5765 #endif
5766
5767 /*
5768  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5769  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5770  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5771  *
5772  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5773  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5774  * if in function of the boot time zone sizes.
5775  */
5776 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5777         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5778 {
5779         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5780         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5781         return 0;
5782 }
5783
5784 /*
5785  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5786  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5787  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5788  */
5789 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5790         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5791 {
5792         struct zone *zone;
5793         unsigned int cpu;
5794         int ret;
5795
5796         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5797         if (!write || (ret < 0))
5798                 return ret;
5799
5800         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5801         for_each_populated_zone(zone) {
5802                 unsigned long  high;
5803                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5804                 for_each_possible_cpu(cpu)
5805                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5806                                          high);
5807         }
5808         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5809         return 0;
5810 }
5811
5812 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5813
5814 #ifdef CONFIG_NUMA
5815 static int __init set_hashdist(char *str)
5816 {
5817         if (!str)
5818                 return 0;
5819         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5820         return 1;
5821 }
5822 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5823 #endif
5824
5825 /*
5826  * allocate a large system hash table from bootmem
5827  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5828  *   quantity of entries
5829  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5830  */
5831 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5832                                      unsigned long bucketsize,
5833                                      unsigned long numentries,
5834                                      int scale,
5835                                      int flags,
5836                                      unsigned int *_hash_shift,
5837                                      unsigned int *_hash_mask,
5838                                      unsigned long low_limit,
5839                                      unsigned long high_limit)
5840 {
5841         unsigned long long max = high_limit;
5842         unsigned long log2qty, size;
5843         void *table = NULL;
5844
5845         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5846         if (!numentries) {
5847                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5848                 numentries = nr_kernel_pages;
5849
5850                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5851                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5852                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5853
5854                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5855                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5856                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5857                 else
5858                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5859
5860                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5861                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5862                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5863                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5864                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5865                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5866                                 BUG_ON(!numentries);
5867                         }
5868                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5869                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5870         }
5871         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5872
5873         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5874         if (max == 0) {
5875                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5876                 do_div(max, bucketsize);
5877         }
5878         max = min(max, 0x80000000ULL);
5879
5880         if (numentries < low_limit)
5881                 numentries = low_limit;
5882         if (numentries > max)
5883                 numentries = max;
5884
5885         log2qty = ilog2(numentries);
5886
5887         do {
5888                 size = bucketsize << log2qty;
5889                 if (flags & HASH_EARLY)
5890                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5891                 else if (hashdist)
5892                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5893                 else {
5894                         /*
5895                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5896                          * some pages at the end of hash table which
5897                          * alloc_pages_exact() automatically does
5898                          */
5899                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5900                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5901                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5902                         }
5903                 }
5904         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5905
5906         if (!table)
5907                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5908
5909         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5910                tablename,
5911                (1UL << log2qty),
5912                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5913                size);
5914
5915         if (_hash_shift)
5916                 *_hash_shift = log2qty;
5917         if (_hash_mask)
5918                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5919
5920         return table;
5921 }
5922
5923 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5924 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5925                                                         unsigned long pfn)
5926 {
5927 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5928         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5929 #else
5930         return zone->pageblock_flags;
5931 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5932 }
5933
5934 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5935 {
5936 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5937         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5938         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5939 #else
5940         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5941         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5942 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5943 }
5944
5945 /**
5946  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5947  * @page: The page within the block of interest
5948  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5949  * @end_bitidx: The last bit of interest
5950  * returns pageblock_bits flags
5951  */
5952 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5953                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5954 {
5955         struct zone *zone;
5956         unsigned long *bitmap;
5957         unsigned long pfn, bitidx;
5958         unsigned long flags = 0;
5959         unsigned long value = 1;
5960
5961         zone = page_zone(page);
5962         pfn = page_to_pfn(page);
5963         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5964         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5965
5966         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5967                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5968                         flags |= value;
5969
5970         return flags;
5971 }
5972
5973 /**
5974  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5975  * @page: The page within the block of interest
5976  * @start_bitidx: The first bit of interest
5977  * @end_bitidx: The last bit of interest
5978  * @flags: The flags to set
5979  */
5980 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5981                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5982 {
5983         struct zone *zone;
5984         unsigned long *bitmap;
5985         unsigned long pfn, bitidx;
5986         unsigned long value = 1;
5987
5988         zone = page_zone(page);
5989         pfn = page_to_pfn(page);
5990         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5991         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5992         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5993
5994         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5995                 if (flags & value)
5996                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5997                 else
5998                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5999 }
6000
6001 /*
6002  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6003  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6004  *
6005  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6006  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6007  * expect this function should be exact.
6008  */
6009 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6010                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6011 {
6012         unsigned long pfn, iter, found;
6013         int mt;
6014
6015         /*
6016          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6017          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6018          */
6019         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6020                 return false;
6021         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6022         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6023                 return false;
6024
6025         pfn = page_to_pfn(page);
6026         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6027                 unsigned long check = pfn + iter;
6028
6029                 if (!pfn_valid_within(check))
6030                         continue;
6031
6032                 page = pfn_to_page(check);
6033
6034                 /*
6035                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6036                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6037                  * handle each tail page individually in migration.
6038                  */
6039                 if (PageHuge(page)) {
6040                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6041                         continue;
6042                 }
6043
6044                 /*
6045                  * We can't use page_count without pin a page
6046                  * because another CPU can free compound page.
6047                  * This check already skips compound tails of THP
6048                  * because their page->_count is zero at all time.
6049                  */
6050                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6051                         if (PageBuddy(page))
6052                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6053                         continue;
6054                 }
6055
6056                 /*
6057                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6058                  * page_count() is not 0.
6059                  */
6060                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6061                         continue;
6062
6063                 if (!PageLRU(page))
6064                         found++;
6065                 /*
6066                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6067                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6068                  * and it still to be fixed.
6069                  */
6070                 /*
6071                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6072                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6073                  *
6074                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6075                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6076                  * page at boot.
6077                  */
6078                 if (found > count)
6079                         return true;
6080         }
6081         return false;
6082 }
6083
6084 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6085 {
6086         struct zone *zone;
6087         unsigned long pfn;
6088
6089         /*
6090          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6091          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6092          * the zone but still within the section.
6093          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6094          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6095          */
6096         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6097                 return false;
6098
6099         zone = page_zone(page);
6100         pfn = page_to_pfn(page);
6101         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6102                 return false;
6103
6104         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6105 }
6106
6107 #ifdef CONFIG_CMA
6108
6109 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6110 {
6111         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6112                              pageblock_nr_pages) - 1);
6113 }
6114
6115 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6116 {
6117         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6118                                 pageblock_nr_pages));
6119 }
6120
6121 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6122 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6123                                         unsigned long start, unsigned long end)
6124 {
6125         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6126         unsigned long nr_reclaimed;
6127         unsigned long pfn = start;
6128         unsigned int tries = 0;
6129         int ret = 0;
6130
6131         migrate_prep();
6132
6133         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6134                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6135                         ret = -EINTR;
6136                         break;
6137                 }
6138
6139                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6140                         cc->nr_migratepages = 0;
6141                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6142                                                          pfn, end, true);
6143                         if (!pfn) {
6144                                 ret = -EINTR;
6145                                 break;
6146                         }
6147                         tries = 0;
6148                 } else if (++tries == 5) {
6149                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6150                         break;
6151                 }
6152
6153                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6154                                                         &cc->migratepages);
6155                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6156
6157                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6158                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6159         }
6160         if (ret < 0) {
6161                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6162                 return ret;
6163         }
6164         return 0;
6165 }
6166
6167 /**
6168  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6169  * @start:      start PFN to allocate
6170  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6171  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6172  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6173  *                      in range must have the same migratetype and it must
6174  *                      be either of the two.
6175  *
6176  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6177  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6178  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6179  * pages fall in.
6180  *
6181  * The PFN range must belong to a single zone.
6182  *
6183  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6184  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6185  * need to be freed with free_contig_range().
6186  */
6187 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6188                        unsigned migratetype)
6189 {
6190         unsigned long outer_start, outer_end;
6191         int ret = 0, order;
6192
6193         struct compact_control cc = {
6194                 .nr_migratepages = 0,
6195                 .order = -1,
6196                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6197                 .sync = true,
6198                 .ignore_skip_hint = true,
6199         };
6200         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6201
6202         /*
6203          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6204          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6205          * have different sizes, and due to the way page allocator
6206          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6207          * that page allocator won't try to merge buddies from
6208          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6209          * other migration type.
6210          *
6211          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6212          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6213          * we are interested in).  This will put all the pages in
6214          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6215          *
6216          * When this is done, we take the pages in range from page
6217          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6218          * page allocator will never consider using them.
6219          *
6220          * This lets us mark the pageblocks back as
6221          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6222          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6223          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6224          */
6225
6226         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6227                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6228                                        false);
6229         if (ret)
6230                 return ret;
6231
6232         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6233         if (ret)
6234                 goto done;
6235
6236         /*
6237          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6238          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6239          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6240          * What we are going to do is to allocate all pages from
6241          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6242          *
6243          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6244          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6245          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6246          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6247          * once this is done free the pages we are not interested in.
6248          *
6249          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6250          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6251          */
6252
6253         lru_add_drain_all();
6254         drain_all_pages();
6255
6256         order = 0;
6257         outer_start = start;
6258         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6259                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6260                         ret = -EBUSY;
6261                         goto done;
6262                 }
6263                 outer_start &= ~0UL << order;
6264         }
6265
6266         /* Make sure the range is really isolated. */
6267         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6268                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6269                        outer_start, end);
6270                 ret = -EBUSY;
6271                 goto done;
6272         }
6273
6274
6275         /* Grab isolated pages from freelists. */
6276         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6277         if (!outer_end) {
6278                 ret = -EBUSY;
6279                 goto done;
6280         }
6281
6282         /* Free head and tail (if any) */
6283         if (start != outer_start)
6284                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6285         if (end != outer_end)
6286                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6287
6288 done:
6289         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6290                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6291         return ret;
6292 }
6293
6294 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6295 {
6296         unsigned int count = 0;
6297
6298         for (; nr_pages--; pfn++) {
6299                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6300
6301                 count += page_count(page) != 1;
6302                 __free_page(page);
6303         }
6304         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6305 }
6306 #endif
6307
6308 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6309 /*
6310  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6311  * page high values need to be recalulated.
6312  */
6313 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6314 {
6315         unsigned cpu;
6316         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6317         for_each_possible_cpu(cpu)
6318                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6319                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6320         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6321 }
6322 #endif
6323
6324 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6325 {
6326         unsigned long flags;
6327         int cpu;
6328         struct per_cpu_pageset *pset;
6329
6330         /* avoid races with drain_pages()  */
6331         local_irq_save(flags);
6332         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6333                 for_each_online_cpu(cpu) {
6334                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6335                         drain_zonestat(zone, pset);
6336                 }
6337                 free_percpu(zone->pageset);
6338                 zone->pageset = &boot_pageset;
6339         }
6340         local_irq_restore(flags);
6341 }
6342
6343 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6344 /*
6345  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6346  */
6347 void
6348 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6349 {
6350         struct page *page;
6351         struct zone *zone;
6352         int order, i;
6353         unsigned long pfn;
6354         unsigned long flags;
6355         /* find the first valid pfn */
6356         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6357                 if (pfn_valid(pfn))
6358                         break;
6359         if (pfn == end_pfn)
6360                 return;
6361         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6362         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6363         pfn = start_pfn;
6364         while (pfn < end_pfn) {
6365                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6366                         pfn++;
6367                         continue;
6368                 }
6369                 page = pfn_to_page(pfn);
6370                 /*
6371                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6372                  * page_count() is not 0.
6373                  */
6374                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6375                         pfn++;
6376                         SetPageReserved(page);
6377                         continue;
6378                 }
6379
6380                 BUG_ON(page_count(page));
6381                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6382                 order = page_order(page);
6383 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6384                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6385                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6386 #endif
6387                 list_del(&page->lru);
6388                 rmv_page_order(page);
6389                 zone->free_area[order].nr_free--;
6390                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6391                         SetPageReserved((page+i));
6392                 pfn += (1 << order);
6393         }
6394         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6395 }
6396 #endif
6397
6398 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6399 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6400 {
6401         struct zone *zone = page_zone(page);
6402         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6403         unsigned long flags;
6404         int order;
6405
6406         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6407         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6408                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6409
6410                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6411                         break;
6412         }
6413         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6414
6415         return order < MAX_ORDER;
6416 }
6417 #endif
6418
6419 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6420         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6421         {1UL << PG_error,               "error"         },
6422         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6423         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6424         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6425         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6426         {1UL << PG_active,              "active"        },
6427         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6428         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6429         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6430         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6431         {1UL << PG_private,             "private"       },
6432         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6433         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6434 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6435         {1UL << PG_head,                "head"          },
6436         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6437 #else
6438         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6439 #endif
6440         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6441         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6442         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6443         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6444         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6445 #ifdef CONFIG_MMU
6446         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6447 #endif
6448 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6449         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6450 #endif
6451 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6452         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6453 #endif
6454 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6455         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6456 #endif
6457 };
6458
6459 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6460 {
6461         const char *delim = "";
6462         unsigned long mask;
6463         int i;
6464
6465         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6466
6467         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6468
6469         /* remove zone id */
6470         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6471
6472         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6473
6474                 mask = pageflag_names[i].mask;
6475                 if ((flags & mask) != mask)
6476                         continue;
6477
6478                 flags &= ~mask;
6479                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6480                 delim = "|";
6481         }
6482
6483         /* check for left over flags */
6484         if (flags)
6485                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6486
6487         printk(")\n");
6488 }
6489
6490 void dump_page(struct page *page)
6491 {
6492         printk(KERN_ALERT
6493                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6494                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6495                 page->mapping, page->index);
6496         dump_page_flags(page->flags);
6497         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6498 }