5a7b7611d4e4bad1ba81d2a0541020a77063d3fd
[platform/upstream/kernel-adaptation-pc.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61
62 #include <asm/tlbflush.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include "internal.h"
65
66 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
67 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
68 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
69 #endif
70
71 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
72 /*
73  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
74  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
75  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
76  * defined in <linux/topology.h>.
77  */
78 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
79 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
80 #endif
81
82 /*
83  * Array of node states.
84  */
85 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
86         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
87         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
88 #ifndef CONFIG_NUMA
89         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
91         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #endif
93         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif  /* NUMA */
95 };
96 EXPORT_SYMBOL(node_states);
97
98 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
99 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
100 /*
101  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
102  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
103  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
104  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
105  */
106 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
107
108 int percpu_pagelist_fraction;
109 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
110
111 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
112 /*
113  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
114  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
115  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
116  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
117  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
118  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
119  */
120
121 static gfp_t saved_gfp_mask;
122
123 void pm_restore_gfp_mask(void)
124 {
125         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
126         if (saved_gfp_mask) {
127                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
128                 saved_gfp_mask = 0;
129         }
130 }
131
132 void pm_restrict_gfp_mask(void)
133 {
134         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
135         WARN_ON(saved_gfp_mask);
136         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
137         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
138 }
139
140 bool pm_suspended_storage(void)
141 {
142         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
143                 return false;
144         return true;
145 }
146 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
147
148 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
149 int pageblock_order __read_mostly;
150 #endif
151
152 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
153
154 /*
155  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
156  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
157  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
158  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
159  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
160  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
161  *
162  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
163  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
164  */
165 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
166 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
167          256,
168 #endif
169 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
170          256,
171 #endif
172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
173          32,
174 #endif
175          32,
176 };
177
178 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
179
180 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
182          "DMA",
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
185          "DMA32",
186 #endif
187          "Normal",
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          "HighMem",
190 #endif
191          "Movable",
192 };
193
194 int min_free_kbytes = 1024;
195
196 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
197 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
198 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
199
200 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
201 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
202 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
203 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
204 static unsigned long __initdata required_movablecore;
205 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
206
207 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
208 int movable_zone;
209 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
210 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
211
212 #if MAX_NUMNODES > 1
213 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
214 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
215 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
216 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
217 #endif
218
219 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
220
221 /*
222  * NOTE:
223  * Don't use set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_ISOLATE) directly.
224  * Instead, use {un}set_pageblock_isolate.
225  */
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
248                         ret = 1;
249                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         return ret;
254 }
255
256 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
257 {
258         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
259                 return 0;
260         if (zone != page_zone(page))
261                 return 0;
262
263         return 1;
264 }
265 /*
266  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
267  */
268 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
269 {
270         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
271                 return 1;
272         if (!page_is_consistent(zone, page))
273                 return 1;
274
275         return 0;
276 }
277 #else
278 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
279 {
280         return 0;
281 }
282 #endif
283
284 static void bad_page(struct page *page)
285 {
286         static unsigned long resume;
287         static unsigned long nr_shown;
288         static unsigned long nr_unshown;
289
290         /* Don't complain about poisoned pages */
291         if (PageHWPoison(page)) {
292                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
293                 return;
294         }
295
296         /*
297          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
298          * or allow a steady drip of one report per second.
299          */
300         if (nr_shown == 60) {
301                 if (time_before(jiffies, resume)) {
302                         nr_unshown++;
303                         goto out;
304                 }
305                 if (nr_unshown) {
306                         printk(KERN_ALERT
307                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
308                                 nr_unshown);
309                         nr_unshown = 0;
310                 }
311                 nr_shown = 0;
312         }
313         if (nr_shown++ == 0)
314                 resume = jiffies + 60 * HZ;
315
316         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
317                 current->comm, page_to_pfn(page));
318         dump_page(page);
319
320         print_modules();
321         dump_stack();
322 out:
323         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
324         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
325         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
326 }
327
328 /*
329  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
330  *
331  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
332  *
333  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
334  *
335  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
336  * pointing at the head page.
337  *
338  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
339  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
340  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
341  */
342
343 static void free_compound_page(struct page *page)
344 {
345         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
346 }
347
348 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
349 {
350         int i;
351         int nr_pages = 1 << order;
352
353         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
354         set_compound_order(page, order);
355         __SetPageHead(page);
356         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
357                 struct page *p = page + i;
358                 __SetPageTail(p);
359                 set_page_count(p, 0);
360                 p->first_page = page;
361         }
362 }
363
364 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
365 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369         int bad = 0;
370
371         if (unlikely(compound_order(page) != order) ||
372             unlikely(!PageHead(page))) {
373                 bad_page(page);
374                 bad++;
375         }
376
377         __ClearPageHead(page);
378
379         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
380                 struct page *p = page + i;
381
382                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
383                         bad_page(page);
384                         bad++;
385                 }
386                 __ClearPageTail(p);
387         }
388
389         return bad;
390 }
391
392 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
393 {
394         int i;
395
396         /*
397          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
398          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
399          */
400         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
401         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
402                 clear_highpage(page + i);
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
406 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
407
408 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
409 {
410         unsigned long res;
411
412         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
413                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
414                 return 0;
415         }
416         _debug_guardpage_minorder = res;
417         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
418         return 0;
419 }
420 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
421
422 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
423 {
424         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
425 }
426
427 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
428 {
429         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
430 }
431 #else
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
433 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
434 #endif
435
436 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
437 {
438         set_page_private(page, order);
439         __SetPageBuddy(page);
440 }
441
442 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
443 {
444         __ClearPageBuddy(page);
445         set_page_private(page, 0);
446 }
447
448 /*
449  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
450  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
451  *
452  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
453  * the following equation:
454  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
455  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
456  * 1 buddy is #10:
457  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
458  *
459  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
460  * satisfies the following equation:
461  *     P = B & ~(1 << O)
462  *
463  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
464  */
465 static inline unsigned long
466 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
467 {
468         return page_idx ^ (1 << order);
469 }
470
471 /*
472  * This function checks whether a page is free && is the buddy
473  * we can do coalesce a page and its buddy if
474  * (a) the buddy is not in a hole &&
475  * (b) the buddy is in the buddy system &&
476  * (c) a page and its buddy have the same order &&
477  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
478  *
479  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
480  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                                 int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
491                 return 0;
492
493         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
494                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
495                 return 1;
496         }
497
498         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
499                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
500                 return 1;
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /*
506  * Freeing function for a buddy system allocator.
507  *
508  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
509  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
510  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
511  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
512  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
513  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
514  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
515  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
516  * parts of the VM system.
517  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
518  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
519  * order is recorded in page_private(page) field.
520  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
521  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
522  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
523  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
524  * triggers coalescing into a block of larger size.
525  *
526  * -- wli
527  */
528
529 static inline void __free_one_page(struct page *page,
530                 struct zone *zone, unsigned int order,
531                 int migratetype)
532 {
533         unsigned long page_idx;
534         unsigned long combined_idx;
535         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
536         struct page *buddy;
537
538         if (unlikely(PageCompound(page)))
539                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
540                         return;
541
542         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
543
544         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
545
546         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
547         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
548
549         while (order < MAX_ORDER-1) {
550                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
551                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
552                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
553                         break;
554                 /*
555                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
556                  * merge with it and move up one order.
557                  */
558                 if (page_is_guard(buddy)) {
559                         clear_page_guard_flag(buddy);
560                         set_page_private(page, 0);
561                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
562                                                   migratetype);
563                 } else {
564                         list_del(&buddy->lru);
565                         zone->free_area[order].nr_free--;
566                         rmv_page_order(buddy);
567                 }
568                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
569                 page = page + (combined_idx - page_idx);
570                 page_idx = combined_idx;
571                 order++;
572         }
573         set_page_order(page, order);
574
575         /*
576          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
577          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
578          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
579          * that is happening, add the free page to the tail of the list
580          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
581          * as a higher order page
582          */
583         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
584                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
585                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
586                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
587                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
588                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
589                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
590                         list_add_tail(&page->lru,
591                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
592                         goto out;
593                 }
594         }
595
596         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597 out:
598         zone->free_area[order].nr_free++;
599 }
600
601 static inline int free_pages_check(struct page *page)
602 {
603         if (unlikely(page_mapcount(page) |
604                 (page->mapping != NULL)  |
605                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
606                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
607                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
608                 bad_page(page);
609                 return 1;
610         }
611         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
612                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Frees a number of pages from the PCP lists
618  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
619  * count is the number of pages to free.
620  *
621  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
622  * see if this freeing clears that state.
623  *
624  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
625  * pinned" detection logic.
626  */
627 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
628                                         struct per_cpu_pages *pcp)
629 {
630         int migratetype = 0;
631         int batch_free = 0;
632         int to_free = count;
633
634         spin_lock(&zone->lock);
635         zone->all_unreclaimable = 0;
636         zone->pages_scanned = 0;
637
638         while (to_free) {
639                 struct page *page;
640                 struct list_head *list;
641
642                 /*
643                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
644                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
645                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
646                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
647                  * lists
648                  */
649                 do {
650                         batch_free++;
651                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
652                                 migratetype = 0;
653                         list = &pcp->lists[migratetype];
654                 } while (list_empty(list));
655
656                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
657                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
658                         batch_free = to_free;
659
660                 do {
661                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
662
663                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
664                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
665                         list_del(&page->lru);
666                         mt = get_freepage_migratetype(page);
667                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
668                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
669                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
670                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
671                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
672                                 if (is_migrate_cma(mt))
673                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
674                         }
675                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
676         }
677         spin_unlock(&zone->lock);
678 }
679
680 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
681                                 int migratetype)
682 {
683         spin_lock(&zone->lock);
684         zone->all_unreclaimable = 0;
685         zone->pages_scanned = 0;
686
687         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
688         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
689                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
690         spin_unlock(&zone->lock);
691 }
692
693 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
694 {
695         int i;
696         int bad = 0;
697
698         trace_mm_page_free(page, order);
699         kmemcheck_free_shadow(page, order);
700
701         if (PageAnon(page))
702                 page->mapping = NULL;
703         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
704                 bad += free_pages_check(page + i);
705         if (bad)
706                 return false;
707
708         if (!PageHighMem(page)) {
709                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
710                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
711                                            PAGE_SIZE << order);
712         }
713         arch_free_page(page, order);
714         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
715
716         return true;
717 }
718
719 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
720 {
721         unsigned long flags;
722         int migratetype;
723
724         if (!free_pages_prepare(page, order))
725                 return;
726
727         local_irq_save(flags);
728         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
729         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
730         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
731         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
732         local_irq_restore(flags);
733 }
734
735 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
736 {
737         unsigned int nr_pages = 1 << order;
738         unsigned int loop;
739
740         prefetchw(page);
741         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
742                 struct page *p = &page[loop];
743
744                 if (loop + 1 < nr_pages)
745                         prefetchw(p + 1);
746                 __ClearPageReserved(p);
747                 set_page_count(p, 0);
748         }
749
750         set_page_refcounted(page);
751         __free_pages(page, order);
752 }
753
754 #ifdef CONFIG_CMA
755 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
756 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
757 {
758         unsigned i = pageblock_nr_pages;
759         struct page *p = page;
760
761         do {
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         } while (++p, --i);
765
766         set_page_refcounted(page);
767         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
768         __free_pages(page, pageblock_order);
769         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
770 }
771 #endif
772
773 /*
774  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
775  * Please do not alter this order without good reasons and regression
776  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
777  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
778  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
779  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
780  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
781  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
782  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
783  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
784  *
785  * -- wli
786  */
787 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
788         int low, int high, struct free_area *area,
789         int migratetype)
790 {
791         unsigned long size = 1 << high;
792
793         while (high > low) {
794                 area--;
795                 high--;
796                 size >>= 1;
797                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
798
799 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
800                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
801                         /*
802                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
803                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
804                          * Corresponding page table entries will not be touched,
805                          * pages will stay not present in virtual address space
806                          */
807                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
808                         set_page_guard_flag(&page[size]);
809                         set_page_private(&page[size], high);
810                         /* Guard pages are not available for any usage */
811                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
812                                                   migratetype);
813                         continue;
814                 }
815 #endif
816                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
817                 area->nr_free++;
818                 set_page_order(&page[size], high);
819         }
820 }
821
822 /*
823  * This page is about to be returned from the page allocator
824  */
825 static inline int check_new_page(struct page *page)
826 {
827         if (unlikely(page_mapcount(page) |
828                 (page->mapping != NULL)  |
829                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
830                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
831                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
832                 bad_page(page);
833                 return 1;
834         }
835         return 0;
836 }
837
838 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
839 {
840         int i;
841
842         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
843                 struct page *p = page + i;
844                 if (unlikely(check_new_page(p)))
845                         return 1;
846         }
847
848         set_page_private(page, 0);
849         set_page_refcounted(page);
850
851         arch_alloc_page(page, order);
852         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
853
854         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
855                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
856
857         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
858                 prep_compound_page(page, order);
859
860         return 0;
861 }
862
863 /*
864  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
865  * the smallest available page from the freelists
866  */
867 static inline
868 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
869                                                 int migratetype)
870 {
871         unsigned int current_order;
872         struct free_area * area;
873         struct page *page;
874
875         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
876         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
877                 area = &(zone->free_area[current_order]);
878                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
879                         continue;
880
881                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
882                                                         struct page, lru);
883                 list_del(&page->lru);
884                 rmv_page_order(page);
885                 area->nr_free--;
886                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
887                 return page;
888         }
889
890         return NULL;
891 }
892
893
894 /*
895  * This array describes the order lists are fallen back to when
896  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
897  */
898 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
899         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
900         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
901 #ifdef CONFIG_CMA
902         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
903         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
904 #else
905         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
906 #endif
907         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
908         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
909 };
910
911 /*
912  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
913  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
914  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
915  */
916 int move_freepages(struct zone *zone,
917                           struct page *start_page, struct page *end_page,
918                           int migratetype)
919 {
920         struct page *page;
921         unsigned long order;
922         int pages_moved = 0;
923
924 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
925         /*
926          * page_zone is not safe to call in this context when
927          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
928          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
929          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
930          * grouping pages by mobility
931          */
932         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
933 #endif
934
935         for (page = start_page; page <= end_page;) {
936                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
937                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
938
939                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
940                         page++;
941                         continue;
942                 }
943
944                 if (!PageBuddy(page)) {
945                         page++;
946                         continue;
947                 }
948
949                 order = page_order(page);
950                 list_move(&page->lru,
951                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
952                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
953                 page += 1 << order;
954                 pages_moved += 1 << order;
955         }
956
957         return pages_moved;
958 }
959
960 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
961                                 int migratetype)
962 {
963         unsigned long start_pfn, end_pfn;
964         struct page *start_page, *end_page;
965
966         start_pfn = page_to_pfn(page);
967         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
968         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
969         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
970         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
971
972         /* Do not cross zone boundaries */
973         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
974                 start_page = page;
975         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
976                 return 0;
977
978         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
979 }
980
981 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
982                                         int start_order, int migratetype)
983 {
984         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
985
986         while (nr_pageblocks--) {
987                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
988                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
989         }
990 }
991
992 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
993 static inline struct page *
994 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
995 {
996         struct free_area * area;
997         int current_order;
998         struct page *page;
999         int migratetype, i;
1000
1001         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1002         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1003                                                 --current_order) {
1004                 for (i = 0;; i++) {
1005                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1006
1007                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1008                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1009                                 break;
1010
1011                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1012                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1013                                 continue;
1014
1015                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1016                                         struct page, lru);
1017                         area->nr_free--;
1018
1019                         /*
1020                          * If breaking a large block of pages, move all free
1021                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1022                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1023                          * aggressive about taking ownership of free pages
1024                          *
1025                          * On the other hand, never change migration
1026                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1027                          * pages on different free lists. We don't
1028                          * want unmovable pages to be allocated from
1029                          * MIGRATE_CMA areas.
1030                          */
1031                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1032                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1033                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1034                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1035                                 int pages;
1036                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1037                                                                 start_migratetype);
1038
1039                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1040                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1041                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1042                                         set_pageblock_migratetype(page,
1043                                                                 start_migratetype);
1044
1045                                 migratetype = start_migratetype;
1046                         }
1047
1048                         /* Remove the page from the freelists */
1049                         list_del(&page->lru);
1050                         rmv_page_order(page);
1051
1052                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1053                         if (current_order >= pageblock_order &&
1054                             !is_migrate_cma(migratetype))
1055                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1056                                                         start_migratetype);
1057
1058                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1059                                is_migrate_cma(migratetype)
1060                              ? migratetype : start_migratetype);
1061
1062                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1063                                 start_migratetype, migratetype);
1064
1065                         return page;
1066                 }
1067         }
1068
1069         return NULL;
1070 }
1071
1072 /*
1073  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1074  * Call me with the zone->lock already held.
1075  */
1076 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1077                                                 int migratetype)
1078 {
1079         struct page *page;
1080
1081 retry_reserve:
1082         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1083
1084         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1085                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1086
1087                 /*
1088                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1089                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1090                  * and we want just one call site
1091                  */
1092                 if (!page) {
1093                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1094                         goto retry_reserve;
1095                 }
1096         }
1097
1098         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1099         return page;
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1104  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1105  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1106  */
1107 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1108                         unsigned long count, struct list_head *list,
1109                         int migratetype, int cold)
1110 {
1111         int mt = migratetype, i;
1112
1113         spin_lock(&zone->lock);
1114         for (i = 0; i < count; ++i) {
1115                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1116                 if (unlikely(page == NULL))
1117                         break;
1118
1119                 /*
1120                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1121                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1122                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1123                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1124                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1125                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1126                  * properly.
1127                  */
1128                 if (likely(cold == 0))
1129                         list_add(&page->lru, list);
1130                 else
1131                         list_add_tail(&page->lru, list);
1132                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1133                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1134                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1135                                 mt = migratetype;
1136                 }
1137                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1138                 list = &page->lru;
1139                 if (is_migrate_cma(mt))
1140                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1141                                               -(1 << order));
1142         }
1143         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1144         spin_unlock(&zone->lock);
1145         return i;
1146 }
1147
1148 #ifdef CONFIG_NUMA
1149 /*
1150  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1151  * currently executing processor on remote nodes after they have
1152  * expired.
1153  *
1154  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1155  * a single processor.
1156  */
1157 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1158 {
1159         unsigned long flags;
1160         int to_drain;
1161
1162         local_irq_save(flags);
1163         if (pcp->count >= pcp->batch)
1164                 to_drain = pcp->batch;
1165         else
1166                 to_drain = pcp->count;
1167         if (to_drain > 0) {
1168                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1169                 pcp->count -= to_drain;
1170         }
1171         local_irq_restore(flags);
1172 }
1173 #endif
1174
1175 /*
1176  * Drain pages of the indicated processor.
1177  *
1178  * The processor must either be the current processor and the
1179  * thread pinned to the current processor or a processor that
1180  * is not online.
1181  */
1182 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1183 {
1184         unsigned long flags;
1185         struct zone *zone;
1186
1187         for_each_populated_zone(zone) {
1188                 struct per_cpu_pageset *pset;
1189                 struct per_cpu_pages *pcp;
1190
1191                 local_irq_save(flags);
1192                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1193
1194                 pcp = &pset->pcp;
1195                 if (pcp->count) {
1196                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1197                         pcp->count = 0;
1198                 }
1199                 local_irq_restore(flags);
1200         }
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1205  */
1206 void drain_local_pages(void *arg)
1207 {
1208         drain_pages(smp_processor_id());
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1213  *
1214  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1215  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1216  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1217  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1218  * before the call to on_each_cpu_mask().
1219  */
1220 void drain_all_pages(void)
1221 {
1222         int cpu;
1223         struct per_cpu_pageset *pcp;
1224         struct zone *zone;
1225
1226         /*
1227          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1228          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1229          */
1230         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1231
1232         /*
1233          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1234          * as offline notification will cause the notified
1235          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1236          * disables preemption as part of its processing
1237          */
1238         for_each_online_cpu(cpu) {
1239                 bool has_pcps = false;
1240                 for_each_populated_zone(zone) {
1241                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1242                         if (pcp->pcp.count) {
1243                                 has_pcps = true;
1244                                 break;
1245                         }
1246                 }
1247                 if (has_pcps)
1248                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1249                 else
1250                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1251         }
1252         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1253 }
1254
1255 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1256
1257 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1258 {
1259         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1260         unsigned long flags;
1261         int order, t;
1262         struct list_head *curr;
1263
1264         if (!zone->spanned_pages)
1265                 return;
1266
1267         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1268
1269         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1270         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1271                 if (pfn_valid(pfn)) {
1272                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1273
1274                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1275                                 swsusp_unset_page_free(page);
1276                 }
1277
1278         for_each_migratetype_order(order, t) {
1279                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1280                         unsigned long i;
1281
1282                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1283                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1284                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1285                 }
1286         }
1287         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1288 }
1289 #endif /* CONFIG_PM */
1290
1291 /*
1292  * Free a 0-order page
1293  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1294  */
1295 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1296 {
1297         struct zone *zone = page_zone(page);
1298         struct per_cpu_pages *pcp;
1299         unsigned long flags;
1300         int migratetype;
1301
1302         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1303                 return;
1304
1305         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1306         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1307         local_irq_save(flags);
1308         __count_vm_event(PGFREE);
1309
1310         /*
1311          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1312          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1313          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1314          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1315          * excessively into the page allocator
1316          */
1317         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1318                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1319                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1320                         goto out;
1321                 }
1322                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1323         }
1324
1325         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1326         if (cold)
1327                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1328         else
1329                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1330         pcp->count++;
1331         if (pcp->count >= pcp->high) {
1332                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1333                 pcp->count -= pcp->batch;
1334         }
1335
1336 out:
1337         local_irq_restore(flags);
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Free a list of 0-order pages
1342  */
1343 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1344 {
1345         struct page *page, *next;
1346
1347         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1348                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1349                 free_hot_cold_page(page, cold);
1350         }
1351 }
1352
1353 /*
1354  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1355  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1356  * Each sub-page must be freed individually.
1357  *
1358  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1359  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1360  */
1361 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1362 {
1363         int i;
1364
1365         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1366         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1367
1368 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1369         /*
1370          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1371          * otherwise free the whole shadow.
1372          */
1373         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1374                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1375 #endif
1376
1377         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1378                 set_page_refcounted(page + i);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * Similar to the split_page family of functions except that the page
1383  * required at the given order and being isolated now to prevent races
1384  * with parallel allocators
1385  */
1386 int capture_free_page(struct page *page, int alloc_order, int migratetype)
1387 {
1388         unsigned int order;
1389         unsigned long watermark;
1390         struct zone *zone;
1391         int mt;
1392
1393         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1394
1395         zone = page_zone(page);
1396         order = page_order(page);
1397
1398         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1399         watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1400         if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1401                 return 0;
1402
1403         /* Remove page from free list */
1404         list_del(&page->lru);
1405         zone->free_area[order].nr_free--;
1406         rmv_page_order(page);
1407
1408         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1409         if (unlikely(mt != MIGRATE_ISOLATE))
1410                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << alloc_order), mt);
1411
1412         if (alloc_order != order)
1413                 expand(zone, page, alloc_order, order,
1414                         &zone->free_area[order], migratetype);
1415
1416         /* Set the pageblock if the captured page is at least a pageblock */
1417         if (order >= pageblock_order - 1) {
1418                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1419                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1420                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1421                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1422                                 set_pageblock_migratetype(page,
1423                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1424                 }
1425         }
1426
1427         return 1UL << alloc_order;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1432  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1433  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1434  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1435  * are enabled.
1436  *
1437  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1438  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1439  */
1440 int split_free_page(struct page *page)
1441 {
1442         unsigned int order;
1443         int nr_pages;
1444
1445         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1446         order = page_order(page);
1447
1448         nr_pages = capture_free_page(page, order, 0);
1449         if (!nr_pages)
1450                 return 0;
1451
1452         /* Split into individual pages */
1453         set_page_refcounted(page);
1454         split_page(page, order);
1455         return nr_pages;
1456 }
1457
1458 /*
1459  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1460  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1461  * or two.
1462  */
1463 static inline
1464 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1465                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1466                         int migratetype)
1467 {
1468         unsigned long flags;
1469         struct page *page;
1470         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1471
1472 again:
1473         if (likely(order == 0)) {
1474                 struct per_cpu_pages *pcp;
1475                 struct list_head *list;
1476
1477                 local_irq_save(flags);
1478                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1479                 list = &pcp->lists[migratetype];
1480                 if (list_empty(list)) {
1481                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1482                                         pcp->batch, list,
1483                                         migratetype, cold);
1484                         if (unlikely(list_empty(list)))
1485                                 goto failed;
1486                 }
1487
1488                 if (cold)
1489                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1490                 else
1491                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1492
1493                 list_del(&page->lru);
1494                 pcp->count--;
1495         } else {
1496                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1497                         /*
1498                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1499                          *
1500                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1501                          * properly detect and handle allocation failures.
1502                          *
1503                          * We most definitely don't want callers attempting to
1504                          * allocate greater than order-1 page units with
1505                          * __GFP_NOFAIL.
1506                          */
1507                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1508                 }
1509                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1510                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1511                 spin_unlock(&zone->lock);
1512                 if (!page)
1513                         goto failed;
1514                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1515                                           get_pageblock_migratetype(page));
1516         }
1517
1518         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1519         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1520         local_irq_restore(flags);
1521
1522         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1523         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1524                 goto again;
1525         return page;
1526
1527 failed:
1528         local_irq_restore(flags);
1529         return NULL;
1530 }
1531
1532 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1533
1534 static struct {
1535         struct fault_attr attr;
1536
1537         u32 ignore_gfp_highmem;
1538         u32 ignore_gfp_wait;
1539         u32 min_order;
1540 } fail_page_alloc = {
1541         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1542         .ignore_gfp_wait = 1,
1543         .ignore_gfp_highmem = 1,
1544         .min_order = 1,
1545 };
1546
1547 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1548 {
1549         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1550 }
1551 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1552
1553 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1554 {
1555         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1556                 return false;
1557         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1558                 return false;
1559         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1560                 return false;
1561         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1562                 return false;
1563
1564         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1565 }
1566
1567 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1568
1569 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1570 {
1571         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1572         struct dentry *dir;
1573
1574         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1575                                         &fail_page_alloc.attr);
1576         if (IS_ERR(dir))
1577                 return PTR_ERR(dir);
1578
1579         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1580                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1581                 goto fail;
1582         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1583                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1584                 goto fail;
1585         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1586                                 &fail_page_alloc.min_order))
1587                 goto fail;
1588
1589         return 0;
1590 fail:
1591         debugfs_remove_recursive(dir);
1592
1593         return -ENOMEM;
1594 }
1595
1596 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1597
1598 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1599
1600 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1601
1602 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1603 {
1604         return false;
1605 }
1606
1607 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1608
1609 /*
1610  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1611  * of the allocation.
1612  */
1613 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1614                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1615 {
1616         /* free_pages my go negative - that's OK */
1617         long min = mark;
1618         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1619         int o;
1620
1621         free_pages -= (1 << order) - 1;
1622         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1623                 min -= min / 2;
1624         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1625                 min -= min / 4;
1626 #ifdef CONFIG_CMA
1627         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1628         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1629                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1630 #endif
1631         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1632                 return false;
1633         for (o = 0; o < order; o++) {
1634                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1635                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1636
1637                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1638                 min >>= 1;
1639
1640                 if (free_pages <= min)
1641                         return false;
1642         }
1643         return true;
1644 }
1645
1646 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1647 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1648 {
1649         if (unlikely(zone->nr_pageblock_isolate))
1650                 return zone->nr_pageblock_isolate * pageblock_nr_pages;
1651         return 0;
1652 }
1653 #else
1654 static inline unsigned long nr_zone_isolate_freepages(struct zone *zone)
1655 {
1656         return 0;
1657 }
1658 #endif
1659
1660 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1661                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1662 {
1663         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1664                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1665 }
1666
1667 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1668                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1669 {
1670         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1671
1672         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1673                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1674
1675         /*
1676          * If the zone has MIGRATE_ISOLATE type free pages, we should consider
1677          * it.  nr_zone_isolate_freepages is never accurate so kswapd might not
1678          * sleep although it could do so.  But this is more desirable for memory
1679          * hotplug than sleeping which can cause a livelock in the direct
1680          * reclaim path.
1681          */
1682         free_pages -= nr_zone_isolate_freepages(z);
1683         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1684                                                                 free_pages);
1685 }
1686
1687 #ifdef CONFIG_NUMA
1688 /*
1689  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1690  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1691  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1692  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1693  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1694  *
1695  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1696  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1697  * tasks mems_allowed, or node_states[N_HIGH_MEMORY].)
1698  *
1699  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1700  * nothing and returns NULL.
1701  *
1702  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1703  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1704  *
1705  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1706  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1707  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1708  * quickly as we can.
1709  */
1710 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1711 {
1712         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1713         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1714
1715         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1716         if (!zlc)
1717                 return NULL;
1718
1719         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1720                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1721                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1722         }
1723
1724         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1725                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1726                                         &node_states[N_HIGH_MEMORY];
1727         return allowednodes;
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1732  * if it is worth looking at further for free memory:
1733  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1734  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1735  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1736  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1737  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1738  * else return false (zero) if it is not.
1739  *
1740  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1741  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1742  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1743  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1744  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1745  * into the second scan of the zonelist.
1746  *
1747  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1748  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1749  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1750  * unturned looking for a free page.
1751  */
1752 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1753                                                 nodemask_t *allowednodes)
1754 {
1755         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1756         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1757         int n;                          /* node that zone *z is on */
1758
1759         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1760         if (!zlc)
1761                 return 1;
1762
1763         i = z - zonelist->_zonerefs;
1764         n = zlc->z_to_n[i];
1765
1766         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1767         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1772  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1773  * from that zone don't waste time re-examining it.
1774  */
1775 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1776 {
1777         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1778         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1779
1780         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1781         if (!zlc)
1782                 return;
1783
1784         i = z - zonelist->_zonerefs;
1785
1786         set_bit(i, zlc->fullzones);
1787 }
1788
1789 /*
1790  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1791  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1792  */
1793 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1794 {
1795         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return;
1800
1801         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1802 }
1803
1804 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1805 {
1806         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1807 }
1808
1809 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1810 {
1811         int i;
1812
1813         for_each_online_node(i)
1814                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1815                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1816                 else
1817                         zone_reclaim_mode = 1;
1818 }
1819
1820 #else   /* CONFIG_NUMA */
1821
1822 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1823 {
1824         return NULL;
1825 }
1826
1827 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1828                                 nodemask_t *allowednodes)
1829 {
1830         return 1;
1831 }
1832
1833 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1834 {
1835 }
1836
1837 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1838 {
1839 }
1840
1841 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1842 {
1843         return true;
1844 }
1845
1846 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1847 {
1848 }
1849 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1850
1851 /*
1852  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1853  * a page.
1854  */
1855 static struct page *
1856 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1857                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1858                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1859 {
1860         struct zoneref *z;
1861         struct page *page = NULL;
1862         int classzone_idx;
1863         struct zone *zone;
1864         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1865         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1866         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1867
1868         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1869 zonelist_scan:
1870         /*
1871          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1872          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1873          */
1874         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1875                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1876                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1877                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1878                                 continue;
1879                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1880                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1881                                 continue;
1882                 /*
1883                  * When allocating a page cache page for writing, we
1884                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1885                  * limit, such that no single zone holds more than its
1886                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1887                  * The dirty limits take into account the zone's
1888                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1889                  * should be able to balance it without having to
1890                  * write pages from its LRU list.
1891                  *
1892                  * This may look like it could increase pressure on
1893                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1894                  * before they are full.  But the pages that do spill
1895                  * over are limited as the lower zones are protected
1896                  * by this very same mechanism.  It should not become
1897                  * a practical burden to them.
1898                  *
1899                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1900                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1901                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1902                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1903                  * zones are together not big enough to reach the
1904                  * global limit.  The proper fix for these situations
1905                  * will require awareness of zones in the
1906                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1907                  */
1908                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1909                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1910                         goto this_zone_full;
1911
1912                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1913                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1914                         unsigned long mark;
1915                         int ret;
1916
1917                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1918                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1919                                     classzone_idx, alloc_flags))
1920                                 goto try_this_zone;
1921
1922                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1923                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1924                                 /*
1925                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1926                                  * and before considering the first zone allowed
1927                                  * by the cpuset.
1928                                  */
1929                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1930                                 zlc_active = 1;
1931                                 did_zlc_setup = 1;
1932                         }
1933
1934                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1935                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1936                                 goto this_zone_full;
1937
1938                         /*
1939                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1940                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1941                          */
1942                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1943                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1944                                 continue;
1945
1946                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1947                         switch (ret) {
1948                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1949                                 /* did not scan */
1950                                 continue;
1951                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1952                                 /* scanned but unreclaimable */
1953                                 continue;
1954                         default:
1955                                 /* did we reclaim enough */
1956                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1957                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1958                                         goto this_zone_full;
1959                         }
1960                 }
1961
1962 try_this_zone:
1963                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1964                                                 gfp_mask, migratetype);
1965                 if (page)
1966                         break;
1967 this_zone_full:
1968                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1969                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1970         }
1971
1972         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1973                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1974                 zlc_active = 0;
1975                 goto zonelist_scan;
1976         }
1977
1978         if (page)
1979                 /*
1980                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1981                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1982                  * that the caller is taking steps that will free more
1983                  * memory. The caller should avoid the page being used
1984                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1985                  */
1986                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1987
1988         return page;
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1993  * meminfo in irq context.
1994  */
1995 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1996 {
1997         bool ret = false;
1998
1999 #if NODES_SHIFT > 8
2000         ret = in_interrupt();
2001 #endif
2002         return ret;
2003 }
2004
2005 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2006                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2007                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2008
2009 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2010 {
2011         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2012
2013         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2014             debug_guardpage_minorder() > 0)
2015                 return;
2016
2017         /*
2018          * This documents exceptions given to allocations in certain
2019          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2020          * of allowed nodes.
2021          */
2022         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2023                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2024                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2025                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2026         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2027                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2028
2029         if (fmt) {
2030                 struct va_format vaf;
2031                 va_list args;
2032
2033                 va_start(args, fmt);
2034
2035                 vaf.fmt = fmt;
2036                 vaf.va = &args;
2037
2038                 pr_warn("%pV", &vaf);
2039
2040                 va_end(args);
2041         }
2042
2043         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2044                 current->comm, order, gfp_mask);
2045
2046         dump_stack();
2047         if (!should_suppress_show_mem())
2048                 show_mem(filter);
2049 }
2050
2051 static inline int
2052 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2053                                 unsigned long did_some_progress,
2054                                 unsigned long pages_reclaimed)
2055 {
2056         /* Do not loop if specifically requested */
2057         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2058                 return 0;
2059
2060         /* Always retry if specifically requested */
2061         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2062                 return 1;
2063
2064         /*
2065          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2066          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2067          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2068          */
2069         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2070                 return 0;
2071
2072         /*
2073          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2074          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2075          * implementations.
2076          */
2077         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2078                 return 1;
2079
2080         /*
2081          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2082          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2083          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2084          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2085          * allocation still fails, we stop retrying.
2086          */
2087         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2088                 return 1;
2089
2090         return 0;
2091 }
2092
2093 static inline struct page *
2094 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2095         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2096         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2097         int migratetype)
2098 {
2099         struct page *page;
2100
2101         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2102         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2103                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2104                 return NULL;
2105         }
2106
2107         /*
2108          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2109          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2110          * we're still under heavy pressure.
2111          */
2112         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2113                 order, zonelist, high_zoneidx,
2114                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2115                 preferred_zone, migratetype);
2116         if (page)
2117                 goto out;
2118
2119         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2120                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2121                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2122                         goto out;
2123                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2124                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2125                         goto out;
2126                 /*
2127                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2128                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2129                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2130                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2131                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2132                  */
2133                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2134                         goto out;
2135         }
2136         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2137         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2138
2139 out:
2140         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2141         return page;
2142 }
2143
2144 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2145 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2146 static struct page *
2147 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2148         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2149         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2150         int migratetype, bool sync_migration,
2151         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2152         unsigned long *did_some_progress)
2153 {
2154         struct page *page = NULL;
2155
2156         if (!order)
2157                 return NULL;
2158
2159         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2160                 *deferred_compaction = true;
2161                 return NULL;
2162         }
2163
2164         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2165         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2166                                                 nodemask, sync_migration,
2167                                                 contended_compaction, &page);
2168         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2169
2170         /* If compaction captured a page, prep and use it */
2171         if (page) {
2172                 prep_new_page(page, order, gfp_mask);
2173                 goto got_page;
2174         }
2175
2176         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2177                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2178                 drain_pages(get_cpu());
2179                 put_cpu();
2180
2181                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2182                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2183                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2184                                 preferred_zone, migratetype);
2185                 if (page) {
2186 got_page:
2187                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2188                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2189                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2190                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2191                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2192                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2193                         return page;
2194                 }
2195
2196                 /*
2197                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2198                  * The most likely reason is that pages exist,
2199                  * but not enough to satisfy watermarks.
2200                  */
2201                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2202
2203                 /*
2204                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2205                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2206                  */
2207                 if (sync_migration)
2208                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2209
2210                 cond_resched();
2211         }
2212
2213         return NULL;
2214 }
2215 #else
2216 static inline struct page *
2217 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2218         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2219         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2220         int migratetype, bool sync_migration,
2221         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2222         unsigned long *did_some_progress)
2223 {
2224         return NULL;
2225 }
2226 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2227
2228 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2229 static int
2230 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2231                   nodemask_t *nodemask)
2232 {
2233         struct reclaim_state reclaim_state;
2234         int progress;
2235
2236         cond_resched();
2237
2238         /* We now go into synchronous reclaim */
2239         cpuset_memory_pressure_bump();
2240         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2241         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2242         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2243         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2244
2245         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2246
2247         current->reclaim_state = NULL;
2248         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2249         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2250
2251         cond_resched();
2252
2253         return progress;
2254 }
2255
2256 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2257 static inline struct page *
2258 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2259         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2260         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2261         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2262 {
2263         struct page *page = NULL;
2264         bool drained = false;
2265
2266         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2267                                                nodemask);
2268         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2269                 return NULL;
2270
2271         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2272         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2273                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2274
2275 retry:
2276         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2277                                         zonelist, high_zoneidx,
2278                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2279                                         preferred_zone, migratetype);
2280
2281         /*
2282          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2283          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2284          */
2285         if (!page && !drained) {
2286                 drain_all_pages();
2287                 drained = true;
2288                 goto retry;
2289         }
2290
2291         return page;
2292 }
2293
2294 /*
2295  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2296  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2297  */
2298 static inline struct page *
2299 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2300         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2301         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2302         int migratetype)
2303 {
2304         struct page *page;
2305
2306         do {
2307                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2308                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2309                         preferred_zone, migratetype);
2310
2311                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2312                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2313         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2314
2315         return page;
2316 }
2317
2318 static inline
2319 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2320                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2321                                                 enum zone_type classzone_idx)
2322 {
2323         struct zoneref *z;
2324         struct zone *zone;
2325
2326         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2327                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2328 }
2329
2330 static inline int
2331 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2332 {
2333         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2334         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2335
2336         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2337         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2338
2339         /*
2340          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2341          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2342          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2343          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2344          */
2345         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2346
2347         if (!wait) {
2348                 /*
2349                  * Not worth trying to allocate harder for
2350                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2351                  */
2352                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2353                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2354                 /*
2355                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2356                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2357                  */
2358                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2359         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2360                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2361
2362         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2363                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2364                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2365                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2366                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2367                 else if (!in_interrupt() &&
2368                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2369                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2370                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2371         }
2372 #ifdef CONFIG_CMA
2373         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2374                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2375 #endif
2376         return alloc_flags;
2377 }
2378
2379 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2380 {
2381         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2382 }
2383
2384 static inline struct page *
2385 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2386         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2387         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2388         int migratetype)
2389 {
2390         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2391         struct page *page = NULL;
2392         int alloc_flags;
2393         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2394         unsigned long did_some_progress;
2395         bool sync_migration = false;
2396         bool deferred_compaction = false;
2397         bool contended_compaction = false;
2398
2399         /*
2400          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2401          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2402          * be using allocators in order of preference for an area that is
2403          * too large.
2404          */
2405         if (order >= MAX_ORDER) {
2406                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2407                 return NULL;
2408         }
2409
2410         /*
2411          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2412          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2413          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2414          * using a larger set of nodes after it has established that the
2415          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2416          * over allocated.
2417          */
2418         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2419                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2420                 goto nopage;
2421
2422 restart:
2423         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2424                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2425                                                 zone_idx(preferred_zone));
2426
2427         /*
2428          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2429          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2430          * to how we want to proceed.
2431          */
2432         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2433
2434         /*
2435          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2436          * cpusets.
2437          */
2438         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2439                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2440                                         &preferred_zone);
2441
2442 rebalance:
2443         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2444         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2445                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2446                         preferred_zone, migratetype);
2447         if (page)
2448                 goto got_pg;
2449
2450         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2451         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2452                 /*
2453                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2454                  * the allocation is high priority and these type of
2455                  * allocations are system rather than user orientated
2456                  */
2457                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2458
2459                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2460                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2461                                 preferred_zone, migratetype);
2462                 if (page) {
2463                         goto got_pg;
2464                 }
2465         }
2466
2467         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2468         if (!wait)
2469                 goto nopage;
2470
2471         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2472         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2473                 goto nopage;
2474
2475         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2476         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2477                 goto nopage;
2478
2479         /*
2480          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2481          * attempts after direct reclaim are synchronous
2482          */
2483         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2484                                         zonelist, high_zoneidx,
2485                                         nodemask,
2486                                         alloc_flags, preferred_zone,
2487                                         migratetype, sync_migration,
2488                                         &contended_compaction,
2489                                         &deferred_compaction,
2490                                         &did_some_progress);
2491         if (page)
2492                 goto got_pg;
2493         sync_migration = true;
2494
2495         /*
2496          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2497          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2498          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2499          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2500          */
2501         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2502                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2503                 goto nopage;
2504
2505         /* Try direct reclaim and then allocating */
2506         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2507                                         zonelist, high_zoneidx,
2508                                         nodemask,
2509                                         alloc_flags, preferred_zone,
2510                                         migratetype, &did_some_progress);
2511         if (page)
2512                 goto got_pg;
2513
2514         /*
2515          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2516          * running out of options and have to consider going OOM
2517          */
2518         if (!did_some_progress) {
2519                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2520                         if (oom_killer_disabled)
2521                                 goto nopage;
2522                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2523                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2524                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2525                                 goto nopage;
2526                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2527                                         zonelist, high_zoneidx,
2528                                         nodemask, preferred_zone,
2529                                         migratetype);
2530                         if (page)
2531                                 goto got_pg;
2532
2533                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2534                                 /*
2535                                  * The oom killer is not called for high-order
2536                                  * allocations that may fail, so if no progress
2537                                  * is being made, there are no other options and
2538                                  * retrying is unlikely to help.
2539                                  */
2540                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2541                                         goto nopage;
2542                                 /*
2543                                  * The oom killer is not called for lowmem
2544                                  * allocations to prevent needlessly killing
2545                                  * innocent tasks.
2546                                  */
2547                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2548                                         goto nopage;
2549                         }
2550
2551                         goto restart;
2552                 }
2553         }
2554
2555         /* Check if we should retry the allocation */
2556         pages_reclaimed += did_some_progress;
2557         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2558                                                 pages_reclaimed)) {
2559                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2560                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2561                 goto rebalance;
2562         } else {
2563                 /*
2564                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2565                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2566                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2567                  */
2568                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2569                                         zonelist, high_zoneidx,
2570                                         nodemask,
2571                                         alloc_flags, preferred_zone,
2572                                         migratetype, sync_migration,
2573                                         &contended_compaction,
2574                                         &deferred_compaction,
2575                                         &did_some_progress);
2576                 if (page)
2577                         goto got_pg;
2578         }
2579
2580 nopage:
2581         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2582         return page;
2583 got_pg:
2584         if (kmemcheck_enabled)
2585                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2586
2587         return page;
2588 }
2589
2590 /*
2591  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2592  */
2593 struct page *
2594 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2595                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2596 {
2597         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2598         struct zone *preferred_zone;
2599         struct page *page = NULL;
2600         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2601         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2602         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2603
2604         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2605
2606         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2607
2608         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2609
2610         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2611                 return NULL;
2612
2613         /*
2614          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2615          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2616          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2617          */
2618         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2619                 return NULL;
2620
2621 retry_cpuset:
2622         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2623
2624         /* The preferred zone is used for statistics later */
2625         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2626                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2627                                 &preferred_zone);
2628         if (!preferred_zone)
2629                 goto out;
2630
2631 #ifdef CONFIG_CMA
2632         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2633                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2634 #endif
2635         /* First allocation attempt */
2636         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2637                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2638                         preferred_zone, migratetype);
2639         if (unlikely(!page))
2640                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2641                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2642                                 preferred_zone, migratetype);
2643
2644         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2645
2646 out:
2647         /*
2648          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2649          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2650          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2651          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2652          */
2653         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2654                 goto retry_cpuset;
2655
2656         return page;
2657 }
2658 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2659
2660 /*
2661  * Common helper functions.
2662  */
2663 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2664 {
2665         struct page *page;
2666
2667         /*
2668          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2669          * a highmem page
2670          */
2671         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2672
2673         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2674         if (!page)
2675                 return 0;
2676         return (unsigned long) page_address(page);
2677 }
2678 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2679
2680 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2681 {
2682         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2683 }
2684 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2685
2686 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2687 {
2688         if (put_page_testzero(page)) {
2689                 if (order == 0)
2690                         free_hot_cold_page(page, 0);
2691                 else
2692                         __free_pages_ok(page, order);
2693         }
2694 }
2695
2696 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2697
2698 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2699 {
2700         if (addr != 0) {
2701                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2702                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2703         }
2704 }
2705
2706 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2707
2708 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2709 {
2710         if (addr) {
2711                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2712                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2713
2714                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2715                 while (used < alloc_end) {
2716                         free_page(used);
2717                         used += PAGE_SIZE;
2718                 }
2719         }
2720         return (void *)addr;
2721 }
2722
2723 /**
2724  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2725  * @size: the number of bytes to allocate
2726  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2727  *
2728  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2729  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2730  * allocate memory in power-of-two pages.
2731  *
2732  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2733  *
2734  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2735  */
2736 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2737 {
2738         unsigned int order = get_order(size);
2739         unsigned long addr;
2740
2741         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2742         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2743 }
2744 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2745
2746 /**
2747  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2748  *                         pages on a node.
2749  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2750  * @size: the number of bytes to allocate
2751  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2752  *
2753  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2754  * back.
2755  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2756  * but is not exact.
2757  */
2758 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2759 {
2760         unsigned order = get_order(size);
2761         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2762         if (!p)
2763                 return NULL;
2764         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2765 }
2766 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2767
2768 /**
2769  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2770  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2771  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2772  *
2773  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2774  */
2775 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2776 {
2777         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2778         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2779
2780         while (addr < end) {
2781                 free_page(addr);
2782                 addr += PAGE_SIZE;
2783         }
2784 }
2785 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2786
2787 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2788 {
2789         struct zoneref *z;
2790         struct zone *zone;
2791
2792         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2793         unsigned int sum = 0;
2794
2795         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2796
2797         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2798                 unsigned long size = zone->present_pages;
2799                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2800                 if (size > high)
2801                         sum += size - high;
2802         }
2803
2804         return sum;
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2809  */
2810 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2811 {
2812         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2813 }
2814 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2815
2816 /*
2817  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2818  */
2819 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2820 {
2821         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2822 }
2823
2824 static inline void show_node(struct zone *zone)
2825 {
2826         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2827                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2828 }
2829
2830 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2831 {
2832         val->totalram = totalram_pages;
2833         val->sharedram = 0;
2834         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2835         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2836         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2837         val->freehigh = nr_free_highpages();
2838         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2839 }
2840
2841 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2842
2843 #ifdef CONFIG_NUMA
2844 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2845 {
2846         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2847
2848         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2849         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2850 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2851         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2852         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2853                         NR_FREE_PAGES);
2854 #else
2855         val->totalhigh = 0;
2856         val->freehigh = 0;
2857 #endif
2858         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2859 }
2860 #endif
2861
2862 /*
2863  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2864  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2865  */
2866 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2867 {
2868         bool ret = false;
2869         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2870
2871         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2872                 goto out;
2873
2874         do {
2875                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2876                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2877         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2878 out:
2879         return ret;
2880 }
2881
2882 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2883
2884 static void show_migration_types(unsigned char type)
2885 {
2886         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2887                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2888                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2889                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2890                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2891 #ifdef CONFIG_CMA
2892                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2893 #endif
2894                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2895         };
2896         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2897         char *p = tmp;
2898         int i;
2899
2900         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2901                 if (type & (1 << i))
2902                         *p++ = types[i];
2903         }
2904
2905         *p = '\0';
2906         printk("(%s) ", tmp);
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2911  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2912  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2913  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2914  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2915  */
2916 void show_free_areas(unsigned int filter)
2917 {
2918         int cpu;
2919         struct zone *zone;
2920
2921         for_each_populated_zone(zone) {
2922                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2923                         continue;
2924                 show_node(zone);
2925                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2926
2927                 for_each_online_cpu(cpu) {
2928                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2929
2930                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2931
2932                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2933                                cpu, pageset->pcp.high,
2934                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2935                 }
2936         }
2937
2938         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2939                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2940                 " unevictable:%lu"
2941                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2942                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2943                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2944                 " free_cma:%lu\n",
2945                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2946                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2947                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2948                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2949                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2950                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2951                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2952                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2953                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2954                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2955                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2956                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2957                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2958                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2959                 global_page_state(NR_SHMEM),
2960                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2961                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2962                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2963
2964         for_each_populated_zone(zone) {
2965                 int i;
2966
2967                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2968                         continue;
2969                 show_node(zone);
2970                 printk("%s"
2971                         " free:%lukB"
2972                         " min:%lukB"
2973                         " low:%lukB"
2974                         " high:%lukB"
2975                         " active_anon:%lukB"
2976                         " inactive_anon:%lukB"
2977                         " active_file:%lukB"
2978                         " inactive_file:%lukB"
2979                         " unevictable:%lukB"
2980                         " isolated(anon):%lukB"
2981                         " isolated(file):%lukB"
2982                         " present:%lukB"
2983                         " mlocked:%lukB"
2984                         " dirty:%lukB"
2985                         " writeback:%lukB"
2986                         " mapped:%lukB"
2987                         " shmem:%lukB"
2988                         " slab_reclaimable:%lukB"
2989                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2990                         " kernel_stack:%lukB"
2991                         " pagetables:%lukB"
2992                         " unstable:%lukB"
2993                         " bounce:%lukB"
2994                         " free_cma:%lukB"
2995                         " writeback_tmp:%lukB"
2996                         " pages_scanned:%lu"
2997                         " all_unreclaimable? %s"
2998                         "\n",
2999                         zone->name,
3000                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3001                         K(min_wmark_pages(zone)),
3002                         K(low_wmark_pages(zone)),
3003                         K(high_wmark_pages(zone)),
3004                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3005                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3006                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3007                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3008                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3009                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3010                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3011                         K(zone->present_pages),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3013                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3015                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3017                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3018                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3019                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3020                                 THREAD_SIZE / 1024,
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3026                         zone->pages_scanned,
3027                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3028                         );
3029                 printk("lowmem_reserve[]:");
3030                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3031                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3032                 printk("\n");
3033         }
3034
3035         for_each_populated_zone(zone) {
3036                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3037                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3038
3039                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3040                         continue;
3041                 show_node(zone);
3042                 printk("%s: ", zone->name);
3043
3044                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3045                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3046                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3047                         int type;
3048
3049                         nr[order] = area->nr_free;
3050                         total += nr[order] << order;
3051
3052                         types[order] = 0;
3053                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3054                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3055                                         types[order] |= 1 << type;
3056                         }
3057                 }
3058                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3059                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3060                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3061                         if (nr[order])
3062                                 show_migration_types(types[order]);
3063                 }
3064                 printk("= %lukB\n", K(total));
3065         }
3066
3067         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3068
3069         show_swap_cache_info();
3070 }
3071
3072 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3073 {
3074         zoneref->zone = zone;
3075         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3076 }
3077
3078 /*
3079  * Builds allocation fallback zone lists.
3080  *
3081  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3082  */
3083 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3084                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3085 {
3086         struct zone *zone;
3087
3088         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3089         zone_type++;
3090
3091         do {
3092                 zone_type--;
3093                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3094                 if (populated_zone(zone)) {
3095                         zoneref_set_zone(zone,
3096                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3097                         check_highest_zone(zone_type);
3098                 }
3099
3100         } while (zone_type);
3101         return nr_zones;
3102 }
3103
3104
3105 /*
3106  *  zonelist_order:
3107  *  0 = automatic detection of better ordering.
3108  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3109  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3110  *
3111  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3112  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3113  */
3114 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3115 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3116 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3117
3118 /* zonelist order in the kernel.
3119  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3120  */
3121 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3122 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3123
3124
3125 #ifdef CONFIG_NUMA
3126 /* The value user specified ....changed by config */
3127 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3128 /* string for sysctl */
3129 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3130 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3131
3132 /*
3133  * interface for configure zonelist ordering.
3134  * command line option "numa_zonelist_order"
3135  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3136  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3137  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3138  */
3139
3140 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3141 {
3142         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3143                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3144         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3145                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3146         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3147                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3148         } else {
3149                 printk(KERN_WARNING
3150                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3151                         "%s\n", s);
3152                 return -EINVAL;
3153         }
3154         return 0;
3155 }
3156
3157 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3158 {
3159         int ret;
3160
3161         if (!s)
3162                 return 0;
3163
3164         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3165         if (ret == 0)
3166                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3167
3168         return ret;
3169 }
3170 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3171
3172 /*
3173  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3174  */
3175 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3176                 void __user *buffer, size_t *length,
3177                 loff_t *ppos)
3178 {
3179         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3180         int ret;
3181         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3182
3183         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3184         if (write)
3185                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3186         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3187         if (ret)
3188                 goto out;
3189         if (write) {
3190                 int oldval = user_zonelist_order;
3191                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3192                         /*
3193                          * bogus value.  restore saved string
3194                          */
3195                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3196                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3197                         user_zonelist_order = oldval;
3198                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3199                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3200                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3201                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3202                 }
3203         }
3204 out:
3205         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3206         return ret;
3207 }
3208
3209
3210 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3211 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3212
3213 /**
3214  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3215  * @node: node whose fallback list we're appending
3216  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3217  *
3218  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3219  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3220  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3221  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3222  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3223  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3224  * on them otherwise.
3225  * It returns -1 if no node is found.
3226  */
3227 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3228 {
3229         int n, val;
3230         int min_val = INT_MAX;
3231         int best_node = -1;
3232         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3233
3234         /* Use the local node if we haven't already */
3235         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3236                 node_set(node, *used_node_mask);
3237                 return node;
3238         }
3239
3240         for_each_node_state(n, N_HIGH_MEMORY) {
3241
3242                 /* Don't want a node to appear more than once */
3243                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3244                         continue;
3245
3246                 /* Use the distance array to find the distance */
3247                 val = node_distance(node, n);
3248
3249                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3250                 val += (n < node);
3251
3252                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3253                 tmp = cpumask_of_node(n);
3254                 if (!cpumask_empty(tmp))
3255                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3256
3257                 /* Slight preference for less loaded node */
3258                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3259                 val += node_load[n];
3260
3261                 if (val < min_val) {
3262                         min_val = val;
3263                         best_node = n;
3264                 }
3265         }
3266
3267         if (best_node >= 0)
3268                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3269
3270         return best_node;
3271 }
3272
3273
3274 /*
3275  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3276  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3277  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3278  */
3279 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3280 {
3281         int j;
3282         struct zonelist *zonelist;
3283
3284         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3285         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3286                 ;
3287         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3288                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3289         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3290         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3291 }
3292
3293 /*
3294  * Build gfp_thisnode zonelists
3295  */
3296 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3297 {
3298         int j;
3299         struct zonelist *zonelist;
3300
3301         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3302         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3303         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3304         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3305 }
3306
3307 /*
3308  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3309  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3310  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3311  * may still exist in local DMA zone.
3312  */
3313 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3314
3315 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3316 {
3317         int pos, j, node;
3318         int zone_type;          /* needs to be signed */
3319         struct zone *z;
3320         struct zonelist *zonelist;
3321
3322         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3323         pos = 0;
3324         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3325                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3326                         node = node_order[j];
3327                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3328                         if (populated_zone(z)) {
3329                                 zoneref_set_zone(z,
3330                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3331                                 check_highest_zone(zone_type);
3332                         }
3333                 }
3334         }
3335         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3336         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3337 }
3338
3339 static int default_zonelist_order(void)
3340 {
3341         int nid, zone_type;
3342         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3343         struct zone *z;
3344         int average_size;
3345         /*
3346          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3347          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3348          * into OOM very easily.
3349          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3350          */
3351         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3352         low_kmem_size = 0;
3353         total_size = 0;
3354         for_each_online_node(nid) {
3355                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3356                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3357                         if (populated_zone(z)) {
3358                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3359                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3360                                 total_size += z->present_pages;
3361                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3362                                 /*
3363                                  * If any node has only lowmem, then node order
3364                                  * is preferred to allow kernel allocations
3365                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3366                                  * on other nodes when there is an abundance of
3367                                  * lowmem available to allocate from.
3368                                  */
3369                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3370                         }
3371                 }
3372         }
3373         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3374             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3375                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3376         /*
3377          * look into each node's config.
3378          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3379          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3380          */
3381         average_size = total_size /
3382                                 (nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]) + 1);
3383         for_each_online_node(nid) {
3384                 low_kmem_size = 0;
3385                 total_size = 0;
3386                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3387                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3388                         if (populated_zone(z)) {
3389                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3390                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3391                                 total_size += z->present_pages;
3392                         }
3393                 }
3394                 if (low_kmem_size &&
3395                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3396                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3397                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3398         }
3399         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3400 }
3401
3402 static void set_zonelist_order(void)
3403 {
3404         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3405                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3406         else
3407                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3408 }
3409
3410 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3411 {
3412         int j, node, load;
3413         enum zone_type i;
3414         nodemask_t used_mask;
3415         int local_node, prev_node;
3416         struct zonelist *zonelist;
3417         int order = current_zonelist_order;
3418
3419         /* initialize zonelists */
3420         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3421                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3422                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3423                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3424         }
3425
3426         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3427         local_node = pgdat->node_id;
3428         load = nr_online_nodes;
3429         prev_node = local_node;
3430         nodes_clear(used_mask);
3431
3432         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3433         j = 0;
3434
3435         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3436                 /*
3437                  * We don't want to pressure a particular node.
3438                  * So adding penalty to the first node in same
3439                  * distance group to make it round-robin.
3440                  */
3441                 if (node_distance(local_node, node) !=
3442                     node_distance(local_node, prev_node))
3443                         node_load[node] = load;
3444
3445                 prev_node = node;
3446                 load--;
3447                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3448                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3449                 else
3450                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3451         }
3452
3453         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3454                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3455                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3456         }
3457
3458         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3459 }
3460
3461 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3462 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3463 {
3464         struct zonelist *zonelist;
3465         struct zonelist_cache *zlc;
3466         struct zoneref *z;
3467
3468         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3469         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3470         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3471         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3472                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3473 }
3474
3475 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3476 /*
3477  * Return node id of node used for "local" allocations.
3478  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3479  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3480  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3481  */
3482 int local_memory_node(int node)
3483 {
3484         struct zone *zone;
3485
3486         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3487                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3488                                    NULL,
3489                                    &zone);
3490         return zone->node;
3491 }
3492 #endif
3493
3494 #else   /* CONFIG_NUMA */
3495
3496 static void set_zonelist_order(void)
3497 {
3498         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3499 }
3500
3501 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3502 {
3503         int node, local_node;
3504         enum zone_type j;
3505         struct zonelist *zonelist;
3506
3507         local_node = pgdat->node_id;
3508
3509         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3510         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3511
3512         /*
3513          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3514          * of all the other nodes.
3515          * We don't want to pressure a particular node, so when
3516          * building the zones for node N, we make sure that the
3517          * zones coming right after the local ones are those from
3518          * node N+1 (modulo N)
3519          */
3520         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3521                 if (!node_online(node))
3522                         continue;
3523                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3524                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3525         }
3526         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3527                 if (!node_online(node))
3528                         continue;
3529                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3530                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3531         }
3532
3533         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3534         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3535 }
3536
3537 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3538 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3539 {
3540         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3541 }
3542
3543 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3544
3545 /*
3546  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3547  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3548  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3549  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3550  * with interrupts disabled.
3551  *
3552  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3553  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3554  * hotplugged processors.
3555  *
3556  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3557  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3558  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3559  */
3560 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3561 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3562 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3563
3564 /*
3565  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3566  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3567  */
3568 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3569
3570 /* return values int ....just for stop_machine() */
3571 static int __build_all_zonelists(void *data)
3572 {
3573         int nid;
3574         int cpu;
3575         pg_data_t *self = data;
3576
3577 #ifdef CONFIG_NUMA
3578         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3579 #endif
3580
3581         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3582                 build_zonelists(self);
3583                 build_zonelist_cache(self);
3584         }
3585
3586         for_each_online_node(nid) {
3587                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3588
3589                 build_zonelists(pgdat);
3590                 build_zonelist_cache(pgdat);
3591         }
3592
3593         /*
3594          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3595          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3596          * each zone will be allocated later when the per cpu
3597          * allocator is available.
3598          *
3599          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3600          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3601          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3602          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3603          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3604          * (a chicken-egg dilemma).
3605          */
3606         for_each_possible_cpu(cpu) {
3607                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3608
3609 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3610                 /*
3611                  * We now know the "local memory node" for each node--
3612                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3613                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3614                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3615                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3616                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3617                  */
3618                 if (cpu_online(cpu))
3619                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3620 #endif
3621         }
3622
3623         return 0;
3624 }
3625
3626 /*
3627  * Called with zonelists_mutex held always
3628  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3629  */
3630 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3631 {
3632         set_zonelist_order();
3633
3634         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3635                 __build_all_zonelists(NULL);
3636                 mminit_verify_zonelist();
3637                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3638         } else {
3639                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3640                    of zonelist */
3641 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3642                 if (zone)
3643                         setup_zone_pageset(zone);
3644 #endif
3645                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3646                 /* cpuset refresh routine should be here */
3647         }
3648         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3649         /*
3650          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3651          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3652          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3653          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3654          * disabled and enable it later
3655          */
3656         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3657                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3658         else
3659                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3660
3661         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3662                 "Total pages: %ld\n",
3663                         nr_online_nodes,
3664                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3665                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3666                         vm_total_pages);
3667 #ifdef CONFIG_NUMA
3668         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3669 #endif
3670 }
3671
3672 /*
3673  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3674  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3675  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3676  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3677  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3678  * conservative, even though it seems large.
3679  *
3680  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3681  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3682  */
3683 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3684
3685 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3686 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3687 {
3688         unsigned long size = 1;
3689
3690         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3691
3692         while (size < pages)
3693                 size <<= 1;
3694
3695         /*
3696          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3697          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3698          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3699          */
3700         size = min(size, 4096UL);
3701
3702         return max(size, 4UL);
3703 }
3704 #else
3705 /*
3706  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3707  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3708  *
3709  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3710  *
3711  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3712  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3713  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3714  *
3715  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3716  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3717  *
3718  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3719  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3720  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3721  */
3722 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3723 {
3724         return 4096UL;
3725 }
3726 #endif
3727
3728 /*
3729  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3730  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3731  * hash function before the remainder is taken.
3732  */
3733 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3734 {
3735         return ffz(~size);
3736 }
3737
3738 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3739
3740 /*
3741  * Check if a pageblock contains reserved pages
3742  */
3743 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3744 {
3745         unsigned long pfn;
3746
3747         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3748                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3749                         return 1;
3750         }
3751         return 0;
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3756  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3757  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3758  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3759  * blocks as reclaim kicks in
3760  */
3761 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3762 {
3763         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3764         struct page *page;
3765         unsigned long block_migratetype;
3766         int reserve;
3767
3768         /*
3769          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3770          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3771          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3772          * the block.
3773          */
3774         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3775         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3776         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3777         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3778                                                         pageblock_order;
3779
3780         /*
3781          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3782          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3783          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3784          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3785          * future allocation of hugepages at runtime.
3786          */
3787         reserve = min(2, reserve);
3788
3789         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3790                 if (!pfn_valid(pfn))
3791                         continue;
3792                 page = pfn_to_page(pfn);
3793
3794                 /* Watch out for overlapping nodes */
3795                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3796                         continue;
3797
3798                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3799
3800                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3801                 if (reserve > 0) {
3802                         /*
3803                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3804                          * them.
3805                          */
3806                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3807                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3808                                 continue;
3809
3810                         /* If this block is reserved, account for it */
3811                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3812                                 reserve--;
3813                                 continue;
3814                         }
3815
3816                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3817                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3818                                 set_pageblock_migratetype(page,
3819                                                         MIGRATE_RESERVE);
3820                                 move_freepages_block(zone, page,
3821                                                         MIGRATE_RESERVE);
3822                                 reserve--;
3823                                 continue;
3824                         }
3825                 }
3826
3827                 /*
3828                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3829                  * take it back
3830                  */
3831                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3832                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3833                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3834                 }
3835         }
3836 }
3837
3838 /*
3839  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3840  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3841  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3842  */
3843 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3844                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3845 {
3846         struct page *page;
3847         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3848         unsigned long pfn;
3849         struct zone *z;
3850
3851         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3852                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3853
3854         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3855         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3856                 /*
3857                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3858                  * handed to this function.  They do not
3859                  * exist on hotplugged memory.
3860                  */
3861                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3862                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3863                                 continue;
3864                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3865                                 continue;
3866                 }
3867                 page = pfn_to_page(pfn);
3868                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3869                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3870                 init_page_count(page);
3871                 reset_page_mapcount(page);
3872                 SetPageReserved(page);
3873                 /*
3874                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3875                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3876                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3877                  * the address space during boot when many long-lived
3878                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3879                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3880                  * setup_zone_migrate_reserve()
3881                  *
3882                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3883                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3884                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3885                  * pfn out of zone.
3886                  */
3887                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3888                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3889                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3890                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3891
3892                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3893 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3894                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3895                 if (!is_highmem_idx(zone))
3896                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3897 #endif
3898         }
3899 }
3900
3901 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3902 {
3903         int order, t;
3904         for_each_migratetype_order(order, t) {
3905                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3906                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3907         }
3908 }
3909
3910 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3911 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3912         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3913 #endif
3914
3915 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3916 {
3917 #ifdef CONFIG_MMU
3918         int batch;
3919
3920         /*
3921          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3922          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3923          *
3924          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3925          */
3926         batch = zone->present_pages / 1024;
3927         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3928                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3929         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3930         if (batch < 1)
3931                 batch = 1;
3932
3933         /*
3934          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3935          * of 2 value was found to be more likely to have
3936          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3937          *
3938          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3939          * batches of pages, one task can end up with a lot
3940          * of pages of one half of the possible page colors
3941          * and the other with pages of the other colors.
3942          */
3943         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3944
3945         return batch;
3946
3947 #else
3948         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3949          * conditions.
3950          *
3951          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3952          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3953          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3954          *
3955          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3956          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3957          * can be a significant delay between the individual batches being
3958          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3959          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3960          */
3961         return 0;
3962 #endif
3963 }
3964
3965 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3966 {
3967         struct per_cpu_pages *pcp;
3968         int migratetype;
3969
3970         memset(p, 0, sizeof(*p));
3971
3972         pcp = &p->pcp;
3973         pcp->count = 0;
3974         pcp->high = 6 * batch;
3975         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3976         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3977                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3978 }
3979
3980 /*
3981  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3982  * to the value high for the pageset p.
3983  */
3984
3985 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3986                                 unsigned long high)
3987 {
3988         struct per_cpu_pages *pcp;
3989
3990         pcp = &p->pcp;
3991         pcp->high = high;
3992         pcp->batch = max(1UL, high/4);
3993         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
3994                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
3995 }
3996
3997 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
3998 {
3999         int cpu;
4000
4001         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4002
4003         for_each_possible_cpu(cpu) {
4004                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4005
4006                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4007
4008                 if (percpu_pagelist_fraction)
4009                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4010                                 (zone->present_pages /
4011                                         percpu_pagelist_fraction));
4012         }
4013 }
4014
4015 /*
4016  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4017  * Before this call only boot pagesets were available.
4018  */
4019 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4020 {
4021         struct zone *zone;
4022
4023         for_each_populated_zone(zone)
4024                 setup_zone_pageset(zone);
4025 }
4026
4027 static noinline __init_refok
4028 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4029 {
4030         int i;
4031         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4032         size_t alloc_size;
4033
4034         /*
4035          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4036          * per zone.
4037          */
4038         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4039                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4040         zone->wait_table_bits =
4041                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4042         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4043                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4044
4045         if (!slab_is_available()) {
4046                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4047                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4048         } else {
4049                 /*
4050                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4051                  * via memory hot-add.
4052                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4053                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4054                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4055                  * node itself as well.
4056                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4057                  * necessary.
4058                  */
4059                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4060         }
4061         if (!zone->wait_table)
4062                 return -ENOMEM;
4063
4064         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4065                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4066
4067         return 0;
4068 }
4069
4070 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4071 {
4072         /*
4073          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4074          * relies on the ability of the linker to provide the
4075          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4076          */
4077         zone->pageset = &boot_pageset;
4078
4079         if (zone->present_pages)
4080                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4081                         zone->name, zone->present_pages,
4082                                          zone_batchsize(zone));
4083 }
4084
4085 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4086                                         unsigned long zone_start_pfn,
4087                                         unsigned long size,
4088                                         enum memmap_context context)
4089 {
4090         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4091         int ret;
4092         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4093         if (ret)
4094                 return ret;
4095         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4096
4097         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4098
4099         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4100                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4101                         pgdat->node_id,
4102                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4103                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4104
4105         zone_init_free_lists(zone);
4106
4107         return 0;
4108 }
4109
4110 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4111 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4112 /*
4113  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4114  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4115  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4116  * alternative
4117  */
4118 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4119 {
4120         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4121         int i, nid;
4122
4123         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4124                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4125                         return nid;
4126         /* This is a memory hole */
4127         return -1;
4128 }
4129 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4130
4131 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4132 {
4133         int nid;
4134
4135         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4136         if (nid >= 0)
4137                 return nid;
4138         /* just returns 0 */
4139         return 0;
4140 }
4141
4142 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4143 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4144 {
4145         int nid;
4146
4147         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4148         if (nid >= 0 && nid != node)
4149                 return false;
4150         return true;
4151 }
4152 #endif
4153
4154 /**
4155  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4156  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4157  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4158  *
4159  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4160  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4161  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4162  */
4163 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4164 {
4165         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4166         int i, this_nid;
4167
4168         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4169                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4170                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4171
4172                 if (start_pfn < end_pfn)
4173                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4174                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4175                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4176         }
4177 }
4178
4179 /**
4180  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4181  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4182  *
4183  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4184  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4185  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4186  */
4187 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4188 {
4189         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4190         int i, this_nid;
4191
4192         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4193                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4194 }
4195
4196 /**
4197  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4198  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4199  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4200  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4201  *
4202  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4203  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4204  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4205  * PFNs will be 0.
4206  */
4207 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4208                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4209 {
4210         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4211         int i;
4212
4213         *start_pfn = -1UL;
4214         *end_pfn = 0;
4215
4216         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4217                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4218                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4219         }
4220
4221         if (*start_pfn == -1UL)
4222                 *start_pfn = 0;
4223 }
4224
4225 /*
4226  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4227  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4228  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4229  */
4230 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4231 {
4232         int zone_index;
4233         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4234                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4235                         continue;
4236
4237                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4238                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4239                         break;
4240         }
4241
4242         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4243         movable_zone = zone_index;
4244 }
4245
4246 /*
4247  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4248  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4249  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4250  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4251  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4252  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4253  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4254  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4255  */
4256 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4257                                         unsigned long zone_type,
4258                                         unsigned long node_start_pfn,
4259                                         unsigned long node_end_pfn,
4260                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4261                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4262 {
4263         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4264         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4265                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4266                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4267                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4268                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4269                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4270
4271                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4272                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4273                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4274                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4275
4276                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4277                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4278                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4279         }
4280 }
4281
4282 /*
4283  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4284  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4285  */
4286 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4287                                         unsigned long zone_type,
4288                                         unsigned long *ignored)
4289 {
4290         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4291         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4292
4293         /* Get the start and end of the node and zone */
4294         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4295         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4296         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4297         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4298                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4299                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4300
4301         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4302         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4303                 return 0;
4304
4305         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4306         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4307         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4308
4309         /* Return the spanned pages */
4310         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4311 }
4312
4313 /*
4314  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4315  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4316  */
4317 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4318                                 unsigned long range_start_pfn,
4319                                 unsigned long range_end_pfn)
4320 {
4321         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4322         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4323         int i;
4324
4325         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4326                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4327                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4328                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4329         }
4330         return nr_absent;
4331 }
4332
4333 /**
4334  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4335  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4336  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4337  *
4338  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4339  */
4340 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4341                                                         unsigned long end_pfn)
4342 {
4343         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4344 }
4345
4346 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4347 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4348                                         unsigned long zone_type,
4349                                         unsigned long *ignored)
4350 {
4351         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4352         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4353         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4354         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4355
4356         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4357         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4358         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4359
4360         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4361                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4362                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4363         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4364 }
4365
4366 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4367 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4368                                         unsigned long zone_type,
4369                                         unsigned long *zones_size)
4370 {
4371         return zones_size[zone_type];
4372 }
4373
4374 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4375                                                 unsigned long zone_type,
4376                                                 unsigned long *zholes_size)
4377 {
4378         if (!zholes_size)
4379                 return 0;
4380
4381         return zholes_size[zone_type];
4382 }
4383
4384 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4385
4386 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4387                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4388 {
4389         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4390         enum zone_type i;
4391
4392         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4393                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4394                                                                 zones_size);
4395         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4396
4397         realtotalpages = totalpages;
4398         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4399                 realtotalpages -=
4400                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4401                                                                 zholes_size);
4402         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4403         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4404                                                         realtotalpages);
4405 }
4406
4407 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4408 /*
4409  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4410  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4411  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4412  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4413  * bytes.
4414  */
4415 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zonesize)
4416 {
4417         unsigned long usemapsize;
4418
4419         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4420         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4421         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4422         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4423
4424         return usemapsize / 8;
4425 }
4426
4427 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4428                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize)
4429 {
4430         unsigned long usemapsize = usemap_size(zonesize);
4431         zone->pageblock_flags = NULL;
4432         if (usemapsize)
4433                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4434                                                                    usemapsize);
4435 }
4436 #else
4437 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4438                                 struct zone *zone, unsigned long zonesize) {}
4439 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4440
4441 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4442
4443 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4444 void __init set_pageblock_order(void)
4445 {
4446         unsigned int order;
4447
4448         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4449         if (pageblock_order)
4450                 return;
4451
4452         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4453                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4454         else
4455                 order = MAX_ORDER - 1;
4456
4457         /*
4458          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4459          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4460          * powerpc.
4461          */
4462         pageblock_order = order;
4463 }
4464 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4465
4466 /*
4467  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4468  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4469  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4470  * the kernel config
4471  */
4472 void __init set_pageblock_order(void)
4473 {
4474 }
4475
4476 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4477
4478 /*
4479  * Set up the zone data structures:
4480  *   - mark all pages reserved
4481  *   - mark all memory queues empty
4482  *   - clear the memory bitmaps
4483  *
4484  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4485  */
4486 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4487                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4488 {
4489         enum zone_type j;
4490         int nid = pgdat->node_id;
4491         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4492         int ret;
4493
4494         pgdat_resize_init(pgdat);
4495         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4496         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4497         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4498
4499         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4500                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4501                 unsigned long size, realsize, memmap_pages;
4502
4503                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4504                 realsize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4505                                                                 zholes_size);
4506
4507                 /*
4508                  * Adjust realsize so that it accounts for how much memory
4509                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4510                  * and per-cpu initialisations
4511                  */
4512                 memmap_pages =
4513                         PAGE_ALIGN(size * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4514                 if (realsize >= memmap_pages) {
4515                         realsize -= memmap_pages;
4516                         if (memmap_pages)
4517                                 printk(KERN_DEBUG
4518                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4519                                        zone_names[j], memmap_pages);
4520                 } else
4521                         printk(KERN_WARNING
4522                                 "  %s zone: %lu pages exceeds realsize %lu\n",
4523                                 zone_names[j], memmap_pages, realsize);
4524
4525                 /* Account for reserved pages */
4526                 if (j == 0 && realsize > dma_reserve) {
4527                         realsize -= dma_reserve;
4528                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4529                                         zone_names[0], dma_reserve);
4530                 }
4531
4532                 if (!is_highmem_idx(j))
4533                         nr_kernel_pages += realsize;
4534                 nr_all_pages += realsize;
4535
4536                 zone->spanned_pages = size;
4537                 zone->present_pages = realsize;
4538 #ifdef CONFIG_NUMA
4539                 zone->node = nid;
4540                 zone->min_unmapped_pages = (realsize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4541                                                 / 100;
4542                 zone->min_slab_pages = (realsize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4543 #endif
4544                 zone->name = zone_names[j];
4545                 spin_lock_init(&zone->lock);
4546                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4547                 zone_seqlock_init(zone);
4548                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4549
4550                 zone_pcp_init(zone);
4551                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4552                 if (!size)
4553                         continue;
4554
4555                 set_pageblock_order();
4556                 setup_usemap(pgdat, zone, size);
4557                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4558                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4559                 BUG_ON(ret);
4560                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4561                 zone_start_pfn += size;
4562         }
4563 }
4564
4565 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4566 {
4567         /* Skip empty nodes */
4568         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4569                 return;
4570
4571 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4572         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4573         if (!pgdat->node_mem_map) {
4574                 unsigned long size, start, end;
4575                 struct page *map;
4576
4577                 /*
4578                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4579                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4580                  * for the buddy allocator to function correctly.
4581                  */
4582                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4583                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4584                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4585                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4586                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4587                 if (!map)
4588                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4589                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4590         }
4591 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4592         /*
4593          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4594          */
4595         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4596                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4597 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4598                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4599                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4600 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4601         }
4602 #endif
4603 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4604 }
4605
4606 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4607                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4608 {
4609         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4610
4611         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4612         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4613
4614         pgdat->node_id = nid;
4615         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4616         init_zone_allows_reclaim(nid);
4617         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4618
4619         alloc_node_mem_map(pgdat);
4620 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4621         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4622                 nid, (unsigned long)pgdat,
4623                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4624 #endif
4625
4626         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4627 }
4628
4629 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4630
4631 #if MAX_NUMNODES > 1
4632 /*
4633  * Figure out the number of possible node ids.
4634  */
4635 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4636 {
4637         unsigned int node;
4638         unsigned int highest = 0;
4639
4640         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4641                 highest = node;
4642         nr_node_ids = highest + 1;
4643 }
4644 #else
4645 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4646 {
4647 }
4648 #endif
4649
4650 /**
4651  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4652  *
4653  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4654  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4655  * all the nodes.
4656  *
4657  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4658  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4659  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4660  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4661  *
4662  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4663  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4664  * populated node map.
4665  *
4666  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4667  * requirement (single node).
4668  */
4669 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4670 {
4671         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4672         unsigned long start, end, mask;
4673         int last_nid = -1;
4674         int i, nid;
4675
4676         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4677                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4678                         last_nid = nid;
4679                         last_end = end;
4680                         continue;
4681                 }
4682
4683                 /*
4684                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4685                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4686                  * too coarse to separate the current node from the last.
4687                  */
4688                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4689                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4690                         mask <<= 1;
4691
4692                 /* accumulate all internode masks */
4693                 accl_mask |= mask;
4694         }
4695
4696         /* convert mask to number of pages */
4697         return ~accl_mask + 1;
4698 }
4699
4700 /* Find the lowest pfn for a node */
4701 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4702 {
4703         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4704         unsigned long start_pfn;
4705         int i;
4706
4707         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4708                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4709
4710         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4711                 printk(KERN_WARNING
4712                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4713                 return 0;
4714         }
4715
4716         return min_pfn;
4717 }
4718
4719 /**
4720  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4721  *
4722  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4723  * add_active_range().
4724  */
4725 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4726 {
4727         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4728 }
4729
4730 /*
4731  * early_calculate_totalpages()
4732  * Sum pages in active regions for movable zone.
4733  * Populate N_HIGH_MEMORY for calculating usable_nodes.
4734  */
4735 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4736 {
4737         unsigned long totalpages = 0;
4738         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4739         int i, nid;
4740
4741         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4742                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4743
4744                 totalpages += pages;
4745                 if (pages)
4746                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4747         }
4748         return totalpages;
4749 }
4750
4751 /*
4752  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4753  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4754  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4755  * others
4756  */
4757 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4758 {
4759         int i, nid;
4760         unsigned long usable_startpfn;
4761         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4762         /* save the state before borrow the nodemask */
4763         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_HIGH_MEMORY];
4764         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4765         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_HIGH_MEMORY]);
4766
4767         /*
4768          * If movablecore was specified, calculate what size of
4769          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4770          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4771          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4772          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4773          * what movablecore would have allowed.
4774          */
4775         if (required_movablecore) {
4776                 unsigned long corepages;
4777
4778                 /*
4779                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4780                  * was requested by the user
4781                  */
4782                 required_movablecore =
4783                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4784                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4785
4786                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4787         }
4788
4789         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4790         if (!required_kernelcore)
4791                 goto out;
4792
4793         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4794         find_usable_zone_for_movable();
4795         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4796
4797 restart:
4798         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4799         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4800         for_each_node_state(nid, N_HIGH_MEMORY) {
4801                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4802
4803                 /*
4804                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4805                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4806                  * amount of memory for the kernel
4807                  */
4808                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4809                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4810
4811                 /*
4812                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4813                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4814                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4815                  */
4816                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4817
4818                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4819                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4820                         unsigned long size_pages;
4821
4822                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4823                         if (start_pfn >= end_pfn)
4824                                 continue;
4825
4826                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4827                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4828                                 unsigned long kernel_pages;
4829                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4830                                                                 - start_pfn;
4831
4832                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4833                                                         kernelcore_remaining);
4834                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4835                                                         required_kernelcore);
4836
4837                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4838                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4839
4840                                         /*
4841                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4842                                          * that if we have to rebalance
4843                                          * kernelcore across nodes, we will
4844                                          * not double account here
4845                                          */
4846                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4847                                         continue;
4848                                 }
4849                                 start_pfn = usable_startpfn;
4850                         }
4851
4852                         /*
4853                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4854                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4855                          * number of pages used as kernelcore
4856                          */
4857                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4858                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4859                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4860                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4861
4862                         /*
4863                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4864                          * break if the kernelcore for this node has been
4865                          * satisified
4866                          */
4867                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4868                                                                 size_pages);
4869                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4870                         if (!kernelcore_remaining)
4871                                 break;
4872                 }
4873         }
4874
4875         /*
4876          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4877          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4878          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4879          * satisified
4880          */
4881         usable_nodes--;
4882         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4883                 goto restart;
4884
4885         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4886         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4887                 zone_movable_pfn[nid] =
4888                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4889
4890 out:
4891         /* restore the node_state */
4892         node_states[N_HIGH_MEMORY] = saved_node_state;
4893 }
4894
4895 /* Any regular memory on that node ? */
4896 static void __init check_for_regular_memory(pg_data_t *pgdat)
4897 {
4898 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4899         enum zone_type zone_type;
4900
4901         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_NORMAL; zone_type++) {
4902                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4903                 if (zone->present_pages) {
4904                         node_set_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
4905                         break;
4906                 }
4907         }
4908 #endif
4909 }
4910
4911 /**
4912  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4913  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4914  *
4915  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4916  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4917  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4918  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4919  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4920  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4921  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4922  * at arch_max_dma_pfn.
4923  */
4924 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4925 {
4926         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4927         int i, nid;
4928
4929         /* Record where the zone boundaries are */
4930         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4931                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4932         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4933                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4934         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4935         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4936         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4937                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4938                         continue;
4939                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4940                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4941                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4942                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4943         }
4944         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4945         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4946
4947         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4948         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4949         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4950
4951         /* Print out the zone ranges */
4952         printk("Zone ranges:\n");
4953         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4954                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4955                         continue;
4956                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
4957                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
4958                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
4959                         printk(KERN_CONT "empty\n");
4960                 else
4961                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
4962                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
4963                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
4964                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
4965         }
4966
4967         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4968         printk("Movable zone start for each node\n");
4969         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
4970                 if (zone_movable_pfn[i])
4971                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
4972                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
4973         }
4974
4975         /* Print out the early node map */
4976         printk("Early memory node ranges\n");
4977         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4978                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
4979                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4980
4981         /* Initialise every node */
4982         mminit_verify_pageflags_layout();
4983         setup_nr_node_ids();
4984         for_each_online_node(nid) {
4985                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4986                 free_area_init_node(nid, NULL,
4987                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
4988
4989                 /* Any memory on that node */
4990                 if (pgdat->node_present_pages)
4991                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4992                 check_for_regular_memory(pgdat);
4993         }
4994 }
4995
4996 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
4997 {
4998         unsigned long long coremem;
4999         if (!p)
5000                 return -EINVAL;
5001
5002         coremem = memparse(p, &p);
5003         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5004
5005         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5006         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5007
5008         return 0;
5009 }
5010
5011 /*
5012  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5013  * cannot be reclaimed or migrated.
5014  */
5015 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5016 {
5017         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5018 }
5019
5020 /*
5021  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5022  * can be reclaimed or migrated.
5023  */
5024 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5025 {
5026         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5027 }
5028
5029 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5030 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5031
5032 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5033
5034 /**
5035  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5036  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5037  *
5038  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5039  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5040  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5041  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5042  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5043  * smaller per-cpu batchsize.
5044  */
5045 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5046 {
5047         dma_reserve = new_dma_reserve;
5048 }
5049
5050 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5051 {
5052         free_area_init_node(0, zones_size,
5053                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5054 }
5055
5056 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5057                                  unsigned long action, void *hcpu)
5058 {
5059         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5060
5061         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5062                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5063                 drain_pages(cpu);
5064
5065                 /*
5066                  * Spill the event counters of the dead processor
5067                  * into the current processors event counters.
5068                  * This artificially elevates the count of the current
5069                  * processor.
5070                  */
5071                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5072
5073                 /*
5074                  * Zero the differential counters of the dead processor
5075                  * so that the vm statistics are consistent.
5076                  *
5077                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5078                  * race with what we are doing.
5079                  */
5080                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5081         }
5082         return NOTIFY_OK;
5083 }
5084
5085 void __init page_alloc_init(void)
5086 {
5087         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5088 }
5089
5090 /*
5091  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5092  *      or min_free_kbytes changes.
5093  */
5094 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5095 {
5096         struct pglist_data *pgdat;
5097         unsigned long reserve_pages = 0;
5098         enum zone_type i, j;
5099
5100         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5101                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5102                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5103                         unsigned long max = 0;
5104
5105                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5106                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5107                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5108                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5109                         }
5110
5111                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5112                         max += high_wmark_pages(zone);
5113
5114                         if (max > zone->present_pages)
5115                                 max = zone->present_pages;
5116                         reserve_pages += max;
5117                         /*
5118                          * Lowmem reserves are not available to
5119                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5120                          * kswapd tries to balance zones to their high
5121                          * watermark.  As a result, neither should be
5122                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5123                          * situation where reclaim has to clean pages
5124                          * in order to balance the zones.
5125                          */
5126                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5127                 }
5128         }
5129         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5130         totalreserve_pages = reserve_pages;
5131 }
5132
5133 /*
5134  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5135  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5136  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5137  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5138  */
5139 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5140 {
5141         struct pglist_data *pgdat;
5142         enum zone_type j, idx;
5143
5144         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5145                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5146                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5147                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5148
5149                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5150
5151                         idx = j;
5152                         while (idx) {
5153                                 struct zone *lower_zone;
5154
5155                                 idx--;
5156
5157                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5158                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5159
5160                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5161                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5162                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5163                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5164                         }
5165                 }
5166         }
5167
5168         /* update totalreserve_pages */
5169         calculate_totalreserve_pages();
5170 }
5171
5172 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5173 {
5174         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5175         unsigned long lowmem_pages = 0;
5176         struct zone *zone;
5177         unsigned long flags;
5178
5179         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5180         for_each_zone(zone) {
5181                 if (!is_highmem(zone))
5182                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5183         }
5184
5185         for_each_zone(zone) {
5186                 u64 tmp;
5187
5188                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5189                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5190                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5191                 if (is_highmem(zone)) {
5192                         /*
5193                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5194                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5195                          * value here.
5196                          *
5197                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5198                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5199                          * not be capped for highmem.
5200                          */
5201                         int min_pages;
5202
5203                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5204                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
5205                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
5206                         if (min_pages > 128)
5207                                 min_pages = 128;
5208                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5209                 } else {
5210                         /*
5211                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5212                          * proportionate to the zone's size.
5213                          */
5214                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5215                 }
5216
5217                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5218                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5219
5220                 zone->watermark[WMARK_MIN] += cma_wmark_pages(zone);
5221                 zone->watermark[WMARK_LOW] += cma_wmark_pages(zone);
5222                 zone->watermark[WMARK_HIGH] += cma_wmark_pages(zone);
5223
5224                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5225                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5226         }
5227
5228         /* update totalreserve_pages */
5229         calculate_totalreserve_pages();
5230 }
5231
5232 /**
5233  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5234  * or when memory is hot-{added|removed}
5235  *
5236  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5237  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5238  */
5239 void setup_per_zone_wmarks(void)
5240 {
5241         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5242         __setup_per_zone_wmarks();
5243         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5244 }
5245
5246 /*
5247  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5248  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5249  * to be referenced again before it is swapped out.
5250  *
5251  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5252  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5253  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5254  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5255  *
5256  * total     target    max
5257  * memory    ratio     inactive anon
5258  * -------------------------------------
5259  *   10MB       1         5MB
5260  *  100MB       1        50MB
5261  *    1GB       3       250MB
5262  *   10GB      10       0.9GB
5263  *  100GB      31         3GB
5264  *    1TB     101        10GB
5265  *   10TB     320        32GB
5266  */
5267 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5268 {
5269         unsigned int gb, ratio;
5270
5271         /* Zone size in gigabytes */
5272         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5273         if (gb)
5274                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5275         else
5276                 ratio = 1;
5277
5278         zone->inactive_ratio = ratio;
5279 }
5280
5281 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5282 {
5283         struct zone *zone;
5284
5285         for_each_zone(zone)
5286                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5287 }
5288
5289 /*
5290  * Initialise min_free_kbytes.
5291  *
5292  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5293  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5294  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5295  *
5296  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5297  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5298  *
5299  * which yields
5300  *
5301  * 16MB:        512k
5302  * 32MB:        724k
5303  * 64MB:        1024k
5304  * 128MB:       1448k
5305  * 256MB:       2048k
5306  * 512MB:       2896k
5307  * 1024MB:      4096k
5308  * 2048MB:      5792k
5309  * 4096MB:      8192k
5310  * 8192MB:      11584k
5311  * 16384MB:     16384k
5312  */
5313 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5314 {
5315         unsigned long lowmem_kbytes;
5316
5317         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5318
5319         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5320         if (min_free_kbytes < 128)
5321                 min_free_kbytes = 128;
5322         if (min_free_kbytes > 65536)
5323                 min_free_kbytes = 65536;
5324         setup_per_zone_wmarks();
5325         refresh_zone_stat_thresholds();
5326         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5327         setup_per_zone_inactive_ratio();
5328         return 0;
5329 }
5330 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5331
5332 /*
5333  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5334  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5335  *      changes.
5336  */
5337 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5338         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5339 {
5340         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5341         if (write)
5342                 setup_per_zone_wmarks();
5343         return 0;
5344 }
5345
5346 #ifdef CONFIG_NUMA
5347 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5348         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5349 {
5350         struct zone *zone;
5351         int rc;
5352
5353         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5354         if (rc)
5355                 return rc;
5356
5357         for_each_zone(zone)
5358                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5359                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5360         return 0;
5361 }
5362
5363 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5364         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5365 {
5366         struct zone *zone;
5367         int rc;
5368
5369         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5370         if (rc)
5371                 return rc;
5372
5373         for_each_zone(zone)
5374                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5375                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5376         return 0;
5377 }
5378 #endif
5379
5380 /*
5381  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5382  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5383  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5384  *
5385  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5386  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5387  * if in function of the boot time zone sizes.
5388  */
5389 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5390         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5391 {
5392         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5393         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5394         return 0;
5395 }
5396
5397 /*
5398  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5399  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5400  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5401  */
5402
5403 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5404         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5405 {
5406         struct zone *zone;
5407         unsigned int cpu;
5408         int ret;
5409
5410         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5411         if (!write || (ret < 0))
5412                 return ret;
5413         for_each_populated_zone(zone) {
5414                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5415                         unsigned long  high;
5416                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5417                         setup_pagelist_highmark(
5418                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5419                 }
5420         }
5421         return 0;
5422 }
5423
5424 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5425
5426 #ifdef CONFIG_NUMA
5427 static int __init set_hashdist(char *str)
5428 {
5429         if (!str)
5430                 return 0;
5431         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5432         return 1;
5433 }
5434 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5435 #endif
5436
5437 /*
5438  * allocate a large system hash table from bootmem
5439  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5440  *   quantity of entries
5441  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5442  */
5443 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5444                                      unsigned long bucketsize,
5445                                      unsigned long numentries,
5446                                      int scale,
5447                                      int flags,
5448                                      unsigned int *_hash_shift,
5449                                      unsigned int *_hash_mask,
5450                                      unsigned long low_limit,
5451                                      unsigned long high_limit)
5452 {
5453         unsigned long long max = high_limit;
5454         unsigned long log2qty, size;
5455         void *table = NULL;
5456
5457         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5458         if (!numentries) {
5459                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5460                 numentries = nr_kernel_pages;
5461                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5462                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5463                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5464
5465                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5466                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5467                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5468                 else
5469                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5470
5471                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5472                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5473                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5474                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5475                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5476                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5477                                 BUG_ON(!numentries);
5478                         }
5479                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5480                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5481         }
5482         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5483
5484         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5485         if (max == 0) {
5486                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5487                 do_div(max, bucketsize);
5488         }
5489         max = min(max, 0x80000000ULL);
5490
5491         if (numentries < low_limit)
5492                 numentries = low_limit;
5493         if (numentries > max)
5494                 numentries = max;
5495
5496         log2qty = ilog2(numentries);
5497
5498         do {
5499                 size = bucketsize << log2qty;
5500                 if (flags & HASH_EARLY)
5501                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5502                 else if (hashdist)
5503                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5504                 else {
5505                         /*
5506                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5507                          * some pages at the end of hash table which
5508                          * alloc_pages_exact() automatically does
5509                          */
5510                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5511                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5512                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5513                         }
5514                 }
5515         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5516
5517         if (!table)
5518                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5519
5520         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5521                tablename,
5522                (1UL << log2qty),
5523                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5524                size);
5525
5526         if (_hash_shift)
5527                 *_hash_shift = log2qty;
5528         if (_hash_mask)
5529                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5530
5531         return table;
5532 }
5533
5534 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5535 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5536                                                         unsigned long pfn)
5537 {
5538 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5539         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5540 #else
5541         return zone->pageblock_flags;
5542 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5543 }
5544
5545 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5546 {
5547 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5548         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5549         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5550 #else
5551         pfn = pfn - zone->zone_start_pfn;
5552         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5553 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5554 }
5555
5556 /**
5557  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5558  * @page: The page within the block of interest
5559  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5560  * @end_bitidx: The last bit of interest
5561  * returns pageblock_bits flags
5562  */
5563 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5564                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5565 {
5566         struct zone *zone;
5567         unsigned long *bitmap;
5568         unsigned long pfn, bitidx;
5569         unsigned long flags = 0;
5570         unsigned long value = 1;
5571
5572         zone = page_zone(page);
5573         pfn = page_to_pfn(page);
5574         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5575         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5576
5577         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5578                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5579                         flags |= value;
5580
5581         return flags;
5582 }
5583
5584 /**
5585  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5586  * @page: The page within the block of interest
5587  * @start_bitidx: The first bit of interest
5588  * @end_bitidx: The last bit of interest
5589  * @flags: The flags to set
5590  */
5591 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5592                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5593 {
5594         struct zone *zone;
5595         unsigned long *bitmap;
5596         unsigned long pfn, bitidx;
5597         unsigned long value = 1;
5598
5599         zone = page_zone(page);
5600         pfn = page_to_pfn(page);
5601         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5602         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5603         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5604         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5605
5606         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5607                 if (flags & value)
5608                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5609                 else
5610                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5611 }
5612
5613 /*
5614  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5615  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5616  *
5617  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5618  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5619  * expect this function should be exact.
5620  */
5621 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5622                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5623 {
5624         unsigned long pfn, iter, found;
5625         int mt;
5626
5627         /*
5628          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5629          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5630          */
5631         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5632                 return false;
5633         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5634         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5635                 return false;
5636
5637         pfn = page_to_pfn(page);
5638         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5639                 unsigned long check = pfn + iter;
5640
5641                 if (!pfn_valid_within(check))
5642                         continue;
5643
5644                 page = pfn_to_page(check);
5645                 /*
5646                  * We can't use page_count without pin a page
5647                  * because another CPU can free compound page.
5648                  * This check already skips compound tails of THP
5649                  * because their page->_count is zero at all time.
5650                  */
5651                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5652                         if (PageBuddy(page))
5653                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5654                         continue;
5655                 }
5656
5657                 /*
5658                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5659                  * page_count() is not 0.
5660                  */
5661                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5662                         continue;
5663
5664                 if (!PageLRU(page))
5665                         found++;
5666                 /*
5667                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5668                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5669                  * and it still to be fixed.
5670                  */
5671                 /*
5672                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5673                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5674                  *
5675                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5676                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5677                  * page at boot.
5678                  */
5679                 if (found > count)
5680                         return true;
5681         }
5682         return false;
5683 }
5684
5685 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5686 {
5687         struct zone *zone;
5688         unsigned long pfn;
5689
5690         /*
5691          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5692          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5693          * the zone but still within the section.
5694          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5695          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5696          */
5697         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5698                 return false;
5699
5700         zone = page_zone(page);
5701         pfn = page_to_pfn(page);
5702         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5703                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5704                 return false;
5705
5706         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5707 }
5708
5709 #ifdef CONFIG_CMA
5710
5711 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5712 {
5713         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5714                              pageblock_nr_pages) - 1);
5715 }
5716
5717 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5718 {
5719         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5720                                 pageblock_nr_pages));
5721 }
5722
5723 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5724 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5725                                         unsigned long start, unsigned long end)
5726 {
5727         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5728         unsigned long nr_reclaimed;
5729         unsigned long pfn = start;
5730         unsigned int tries = 0;
5731         int ret = 0;
5732
5733         migrate_prep_local();
5734
5735         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5736                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5737                         ret = -EINTR;
5738                         break;
5739                 }
5740
5741                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5742                         cc->nr_migratepages = 0;
5743                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5744                                                          pfn, end, true);
5745                         if (!pfn) {
5746                                 ret = -EINTR;
5747                                 break;
5748                         }
5749                         tries = 0;
5750                 } else if (++tries == 5) {
5751                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5752                         break;
5753                 }
5754
5755                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5756                                                         &cc->migratepages);
5757                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5758
5759                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5760                                     alloc_migrate_target,
5761                                     0, false, MIGRATE_SYNC);
5762         }
5763
5764         putback_lru_pages(&cc->migratepages);
5765         return ret > 0 ? 0 : ret;
5766 }
5767
5768 /*
5769  * Update zone's cma pages counter used for watermark level calculation.
5770  */
5771 static inline void __update_cma_watermarks(struct zone *zone, int count)
5772 {
5773         unsigned long flags;
5774         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5775         zone->min_cma_pages += count;
5776         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5777         setup_per_zone_wmarks();
5778 }
5779
5780 /*
5781  * Trigger memory pressure bump to reclaim some pages in order to be able to
5782  * allocate 'count' pages in single page units. Does similar work as
5783  *__alloc_pages_slowpath() function.
5784  */
5785 static int __reclaim_pages(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask, int count)
5786 {
5787         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5788         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(0, gfp_mask);
5789         int did_some_progress = 0;
5790         int order = 1;
5791
5792         /*
5793          * Increase level of watermarks to force kswapd do his job
5794          * to stabilise at new watermark level.
5795          */
5796         __update_cma_watermarks(zone, count);
5797
5798         /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
5799         while (!zone_watermark_ok(zone, 0, low_wmark_pages(zone), 0, 0)) {
5800                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx, zone_idx(zone));
5801
5802                 did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
5803                                                       NULL);
5804                 if (!did_some_progress) {
5805                         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
5806                         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, NULL, false);
5807                 }
5808         }
5809
5810         /* Restore original watermark levels. */
5811         __update_cma_watermarks(zone, -count);
5812
5813         return count;
5814 }
5815
5816 /**
5817  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5818  * @start:      start PFN to allocate
5819  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5820  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5821  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5822  *                      in range must have the same migratetype and it must
5823  *                      be either of the two.
5824  *
5825  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5826  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5827  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5828  * pages fall in.
5829  *
5830  * The PFN range must belong to a single zone.
5831  *
5832  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5833  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5834  * need to be freed with free_contig_range().
5835  */
5836 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5837                        unsigned migratetype)
5838 {
5839         struct zone *zone = page_zone(pfn_to_page(start));
5840         unsigned long outer_start, outer_end;
5841         int ret = 0, order;
5842
5843         struct compact_control cc = {
5844                 .nr_migratepages = 0,
5845                 .order = -1,
5846                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5847                 .sync = true,
5848                 .ignore_skip_hint = true,
5849         };
5850         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5851
5852         /*
5853          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5854          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5855          * have different sizes, and due to the way page allocator
5856          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5857          * that page allocator won't try to merge buddies from
5858          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5859          * other migration type.
5860          *
5861          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5862          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5863          * we are interested in).  This will put all the pages in
5864          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5865          *
5866          * When this is done, we take the pages in range from page
5867          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5868          * page allocator will never consider using them.
5869          *
5870          * This lets us mark the pageblocks back as
5871          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5872          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5873          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5874          */
5875
5876         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5877                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5878                                        false);
5879         if (ret)
5880                 return ret;
5881
5882         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5883         if (ret)
5884                 goto done;
5885
5886         /*
5887          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5888          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5889          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5890          * What we are going to do is to allocate all pages from
5891          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5892          *
5893          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5894          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5895          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5896          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5897          * once this is done free the pages we are not interested in.
5898          *
5899          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5900          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5901          */
5902
5903         lru_add_drain_all();
5904         drain_all_pages();
5905
5906         order = 0;
5907         outer_start = start;
5908         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5909                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5910                         ret = -EBUSY;
5911                         goto done;
5912                 }
5913                 outer_start &= ~0UL << order;
5914         }
5915
5916         /* Make sure the range is really isolated. */
5917         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5918                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5919                        outer_start, end);
5920                 ret = -EBUSY;
5921                 goto done;
5922         }
5923
5924         /*
5925          * Reclaim enough pages to make sure that contiguous allocation
5926          * will not starve the system.
5927          */
5928         __reclaim_pages(zone, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, end-start);
5929
5930         /* Grab isolated pages from freelists. */
5931         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5932         if (!outer_end) {
5933                 ret = -EBUSY;
5934                 goto done;
5935         }
5936
5937         /* Free head and tail (if any) */
5938         if (start != outer_start)
5939                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5940         if (end != outer_end)
5941                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5942
5943 done:
5944         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5945                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5946         return ret;
5947 }
5948
5949 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5950 {
5951         for (; nr_pages--; ++pfn)
5952                 __free_page(pfn_to_page(pfn));
5953 }
5954 #endif
5955
5956 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5957 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5958 {
5959         struct zone *zone = data;
5960         int cpu;
5961         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5962
5963         for_each_possible_cpu(cpu) {
5964                 struct per_cpu_pageset *pset;
5965                 struct per_cpu_pages *pcp;
5966
5967                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5968                 pcp = &pset->pcp;
5969
5970                 local_irq_save(flags);
5971                 if (pcp->count > 0)
5972                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5973                 drain_zonestat(zone, pset);
5974                 setup_pageset(pset, batch);
5975                 local_irq_restore(flags);
5976         }
5977         return 0;
5978 }
5979
5980 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5981 {
5982         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5983 }
5984 #endif
5985
5986 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5987 {
5988         unsigned long flags;
5989         int cpu;
5990         struct per_cpu_pageset *pset;
5991
5992         /* avoid races with drain_pages()  */
5993         local_irq_save(flags);
5994         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5995                 for_each_online_cpu(cpu) {
5996                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5997                         drain_zonestat(zone, pset);
5998                 }
5999                 free_percpu(zone->pageset);
6000                 zone->pageset = &boot_pageset;
6001         }
6002         local_irq_restore(flags);
6003 }
6004
6005 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6006 /*
6007  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6008  */
6009 void
6010 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6011 {
6012         struct page *page;
6013         struct zone *zone;
6014         int order, i;
6015         unsigned long pfn;
6016         unsigned long flags;
6017         /* find the first valid pfn */
6018         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6019                 if (pfn_valid(pfn))
6020                         break;
6021         if (pfn == end_pfn)
6022                 return;
6023         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6024         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6025         pfn = start_pfn;
6026         while (pfn < end_pfn) {
6027                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6028                         pfn++;
6029                         continue;
6030                 }
6031                 page = pfn_to_page(pfn);
6032                 /*
6033                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6034                  * page_count() is not 0.
6035                  */
6036                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6037                         pfn++;
6038                         SetPageReserved(page);
6039                         continue;
6040                 }
6041
6042                 BUG_ON(page_count(page));
6043                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6044                 order = page_order(page);
6045 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6046                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6047                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6048 #endif
6049                 list_del(&page->lru);
6050                 rmv_page_order(page);
6051                 zone->free_area[order].nr_free--;
6052                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6053                         SetPageReserved((page+i));
6054                 pfn += (1 << order);
6055         }
6056         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6057 }
6058 #endif
6059
6060 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6061 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6062 {
6063         struct zone *zone = page_zone(page);
6064         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6065         unsigned long flags;
6066         int order;
6067
6068         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6069         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6070                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6071
6072                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6073                         break;
6074         }
6075         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6076
6077         return order < MAX_ORDER;
6078 }
6079 #endif
6080
6081 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6082         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6083         {1UL << PG_error,               "error"         },
6084         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6085         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6086         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6087         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6088         {1UL << PG_active,              "active"        },
6089         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6090         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6091         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6092         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6093         {1UL << PG_private,             "private"       },
6094         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6095         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6096 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6097         {1UL << PG_head,                "head"          },
6098         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6099 #else
6100         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6101 #endif
6102         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6103         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6104         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6105         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6106         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6107 #ifdef CONFIG_MMU
6108         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6109 #endif
6110 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6111         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6112 #endif
6113 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6114         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6115 #endif
6116 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6117         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6118 #endif
6119 };
6120
6121 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6122 {
6123         const char *delim = "";
6124         unsigned long mask;
6125         int i;
6126
6127         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6128
6129         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6130
6131         /* remove zone id */
6132         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6133
6134         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6135
6136                 mask = pageflag_names[i].mask;
6137                 if ((flags & mask) != mask)
6138                         continue;
6139
6140                 flags &= ~mask;
6141                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6142                 delim = "|";
6143         }
6144
6145         /* check for left over flags */
6146         if (flags)
6147                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6148
6149         printk(")\n");
6150 }
6151
6152 void dump_page(struct page *page)
6153 {
6154         printk(KERN_ALERT
6155                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6156                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6157                 page->mapping, page->index);
6158         dump_page_flags(page->flags);
6159         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6160 }