7039448096668290089599801325769af1e79d95
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
208 static unsigned long __initdata required_movablecore;
209 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
210
211 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
212 int movable_zone;
213 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
214 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
215
216 #if MAX_NUMNODES > 1
217 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
218 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
219 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
220 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
221 #endif
222
223 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
224
225 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
226 {
227
228         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
229                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
230
231         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
232                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
233 }
234
235 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
236
237 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
238 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
239 {
240         int ret = 0;
241         unsigned seq;
242         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
243
244         do {
245                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
246                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
247                         ret = 1;
248                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
249                         ret = 1;
250         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
251
252         return ret;
253 }
254
255 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
256 {
257         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
258                 return 0;
259         if (zone != page_zone(page))
260                 return 0;
261
262         return 1;
263 }
264 /*
265  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
266  */
267 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
268 {
269         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
270                 return 1;
271         if (!page_is_consistent(zone, page))
272                 return 1;
273
274         return 0;
275 }
276 #else
277 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
278 {
279         return 0;
280 }
281 #endif
282
283 static void bad_page(struct page *page)
284 {
285         static unsigned long resume;
286         static unsigned long nr_shown;
287         static unsigned long nr_unshown;
288
289         /* Don't complain about poisoned pages */
290         if (PageHWPoison(page)) {
291                 reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
292                 return;
293         }
294
295         /*
296          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
297          * or allow a steady drip of one report per second.
298          */
299         if (nr_shown == 60) {
300                 if (time_before(jiffies, resume)) {
301                         nr_unshown++;
302                         goto out;
303                 }
304                 if (nr_unshown) {
305                         printk(KERN_ALERT
306                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
307                                 nr_unshown);
308                         nr_unshown = 0;
309                 }
310                 nr_shown = 0;
311         }
312         if (nr_shown++ == 0)
313                 resume = jiffies + 60 * HZ;
314
315         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
316                 current->comm, page_to_pfn(page));
317         dump_page(page);
318
319         print_modules();
320         dump_stack();
321 out:
322         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
323         reset_page_mapcount(page); /* remove PageBuddy */
324         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
325 }
326
327 /*
328  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
329  *
330  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
331  *
332  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
333  *
334  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
335  * pointing at the head page.
336  *
337  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
338  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
339  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
340  */
341
342 static void free_compound_page(struct page *page)
343 {
344         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
345 }
346
347 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
348 {
349         int i;
350         int nr_pages = 1 << order;
351
352         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
353         set_compound_order(page, order);
354         __SetPageHead(page);
355         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
356                 struct page *p = page + i;
357                 __SetPageTail(p);
358                 set_page_count(p, 0);
359                 p->first_page = page;
360         }
361 }
362
363 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
364 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368         int bad = 0;
369
370         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
371                 bad_page(page);
372                 bad++;
373         }
374
375         __ClearPageHead(page);
376
377         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
378                 struct page *p = page + i;
379
380                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
381                         bad_page(page);
382                         bad++;
383                 }
384                 __ClearPageTail(p);
385         }
386
387         return bad;
388 }
389
390 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
391 {
392         int i;
393
394         /*
395          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
396          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
397          */
398         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
399         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
400                 clear_highpage(page + i);
401 }
402
403 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
404 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
405
406 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
407 {
408         unsigned long res;
409
410         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
411                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
412                 return 0;
413         }
414         _debug_guardpage_minorder = res;
415         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
416         return 0;
417 }
418 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
419
420 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
421 {
422         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
423 }
424
425 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429 #else
430 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
431 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
432 #endif
433
434 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
435 {
436         set_page_private(page, order);
437         __SetPageBuddy(page);
438 }
439
440 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
441 {
442         __ClearPageBuddy(page);
443         set_page_private(page, 0);
444 }
445
446 /*
447  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
448  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
449  *
450  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
451  * the following equation:
452  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
453  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
454  * 1 buddy is #10:
455  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
456  *
457  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
458  * satisfies the following equation:
459  *     P = B & ~(1 << O)
460  *
461  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
462  */
463 static inline unsigned long
464 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
465 {
466         return page_idx ^ (1 << order);
467 }
468
469 /*
470  * This function checks whether a page is free && is the buddy
471  * we can do coalesce a page and its buddy if
472  * (a) the buddy is not in a hole &&
473  * (b) the buddy is in the buddy system &&
474  * (c) a page and its buddy have the same order &&
475  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
476  *
477  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
478  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
479  *
480  * For recording page's order, we use page_private(page).
481  */
482 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
483                                                                 int order)
484 {
485         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
486                 return 0;
487
488         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
489                 return 0;
490
491         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
492                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
493                 return 1;
494         }
495
496         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500         return 0;
501 }
502
503 /*
504  * Freeing function for a buddy system allocator.
505  *
506  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
507  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
508  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
509  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
510  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
511  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
512  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
513  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
514  * parts of the VM system.
515  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
516  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
517  * order is recorded in page_private(page) field.
518  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
519  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
520  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
521  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
522  * triggers coalescing into a block of larger size.
523  *
524  * -- nyc
525  */
526
527 static inline void __free_one_page(struct page *page,
528                 struct zone *zone, unsigned int order,
529                 int migratetype)
530 {
531         unsigned long page_idx;
532         unsigned long combined_idx;
533         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
534         struct page *buddy;
535
536         if (unlikely(PageCompound(page)))
537                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
538                         return;
539
540         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
541
542         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
543
544         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
545         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
546
547         while (order < MAX_ORDER-1) {
548                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
549                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
550                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
551                         break;
552                 /*
553                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
554                  * merge with it and move up one order.
555                  */
556                 if (page_is_guard(buddy)) {
557                         clear_page_guard_flag(buddy);
558                         set_page_private(page, 0);
559                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
560                                                   migratetype);
561                 } else {
562                         list_del(&buddy->lru);
563                         zone->free_area[order].nr_free--;
564                         rmv_page_order(buddy);
565                 }
566                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
567                 page = page + (combined_idx - page_idx);
568                 page_idx = combined_idx;
569                 order++;
570         }
571         set_page_order(page, order);
572
573         /*
574          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
575          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
576          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
577          * that is happening, add the free page to the tail of the list
578          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
579          * as a higher order page
580          */
581         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
582                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
583                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
584                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
585                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
586                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
587                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
588                         list_add_tail(&page->lru,
589                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
590                         goto out;
591                 }
592         }
593
594         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
595 out:
596         zone->free_area[order].nr_free++;
597 }
598
599 static inline int free_pages_check(struct page *page)
600 {
601         if (unlikely(page_mapcount(page) |
602                 (page->mapping != NULL)  |
603                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
604                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
605                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
606                 bad_page(page);
607                 return 1;
608         }
609         reset_page_last_nid(page);
610         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
611                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
612         return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Frees a number of pages from the PCP lists
617  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
618  * count is the number of pages to free.
619  *
620  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
621  * see if this freeing clears that state.
622  *
623  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
624  * pinned" detection logic.
625  */
626 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
627                                         struct per_cpu_pages *pcp)
628 {
629         int migratetype = 0;
630         int batch_free = 0;
631         int to_free = count;
632
633         spin_lock(&zone->lock);
634         zone->all_unreclaimable = 0;
635         zone->pages_scanned = 0;
636
637         while (to_free) {
638                 struct page *page;
639                 struct list_head *list;
640
641                 /*
642                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
643                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
644                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
645                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
646                  * lists
647                  */
648                 do {
649                         batch_free++;
650                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
651                                 migratetype = 0;
652                         list = &pcp->lists[migratetype];
653                 } while (list_empty(list));
654
655                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
656                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
657                         batch_free = to_free;
658
659                 do {
660                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
661
662                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
663                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
664                         list_del(&page->lru);
665                         mt = get_freepage_migratetype(page);
666                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
667                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
668                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
669                         if (likely(get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)) {
670                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
671                                 if (is_migrate_cma(mt))
672                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
673                         }
674                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
675         }
676         spin_unlock(&zone->lock);
677 }
678
679 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
680                                 int migratetype)
681 {
682         spin_lock(&zone->lock);
683         zone->all_unreclaimable = 0;
684         zone->pages_scanned = 0;
685
686         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
687         if (unlikely(migratetype != MIGRATE_ISOLATE))
688                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
689         spin_unlock(&zone->lock);
690 }
691
692 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
693 {
694         int i;
695         int bad = 0;
696
697         trace_mm_page_free(page, order);
698         kmemcheck_free_shadow(page, order);
699
700         if (PageAnon(page))
701                 page->mapping = NULL;
702         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
703                 bad += free_pages_check(page + i);
704         if (bad)
705                 return false;
706
707         if (!PageHighMem(page)) {
708                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
709                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
710                                            PAGE_SIZE << order);
711         }
712         arch_free_page(page, order);
713         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
714
715         return true;
716 }
717
718 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
719 {
720         unsigned long flags;
721         int migratetype;
722
723         if (!free_pages_prepare(page, order))
724                 return;
725
726         local_irq_save(flags);
727         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
728         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
729         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
730         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
731         local_irq_restore(flags);
732 }
733
734 /*
735  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
736  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
737  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
738  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
739  * put_page_bootmem() to serialize writers.
740  */
741 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
742 {
743         unsigned int nr_pages = 1 << order;
744         unsigned int loop;
745
746         prefetchw(page);
747         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
748                 struct page *p = &page[loop];
749
750                 if (loop + 1 < nr_pages)
751                         prefetchw(p + 1);
752                 __ClearPageReserved(p);
753                 set_page_count(p, 0);
754         }
755
756         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
757         set_page_refcounted(page);
758         __free_pages(page, order);
759 }
760
761 #ifdef CONFIG_CMA
762 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
763 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
764 {
765         unsigned i = pageblock_nr_pages;
766         struct page *p = page;
767
768         do {
769                 __ClearPageReserved(p);
770                 set_page_count(p, 0);
771         } while (++p, --i);
772
773         set_page_refcounted(page);
774         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
775         __free_pages(page, pageblock_order);
776         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
777 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
778         if (PageHighMem(page))
779                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
780 #endif
781 }
782 #endif
783
784 /*
785  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
786  * Please do not alter this order without good reasons and regression
787  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
788  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
789  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
790  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
791  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
792  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
793  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
794  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
795  *
796  * -- nyc
797  */
798 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
799         int low, int high, struct free_area *area,
800         int migratetype)
801 {
802         unsigned long size = 1 << high;
803
804         while (high > low) {
805                 area--;
806                 high--;
807                 size >>= 1;
808                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
809
810 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
811                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
812                         /*
813                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
814                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
815                          * Corresponding page table entries will not be touched,
816                          * pages will stay not present in virtual address space
817                          */
818                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
819                         set_page_guard_flag(&page[size]);
820                         set_page_private(&page[size], high);
821                         /* Guard pages are not available for any usage */
822                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
823                                                   migratetype);
824                         continue;
825                 }
826 #endif
827                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
828                 area->nr_free++;
829                 set_page_order(&page[size], high);
830         }
831 }
832
833 /*
834  * This page is about to be returned from the page allocator
835  */
836 static inline int check_new_page(struct page *page)
837 {
838         if (unlikely(page_mapcount(page) |
839                 (page->mapping != NULL)  |
840                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
841                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
842                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
843                 bad_page(page);
844                 return 1;
845         }
846         return 0;
847 }
848
849 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
850 {
851         int i;
852
853         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
854                 struct page *p = page + i;
855                 if (unlikely(check_new_page(p)))
856                         return 1;
857         }
858
859         set_page_private(page, 0);
860         set_page_refcounted(page);
861
862         arch_alloc_page(page, order);
863         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
864
865         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
866                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
867
868         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
869                 prep_compound_page(page, order);
870
871         return 0;
872 }
873
874 /*
875  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
876  * the smallest available page from the freelists
877  */
878 static inline
879 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
880                                                 int migratetype)
881 {
882         unsigned int current_order;
883         struct free_area * area;
884         struct page *page;
885
886         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
887         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
888                 area = &(zone->free_area[current_order]);
889                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
890                         continue;
891
892                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
893                                                         struct page, lru);
894                 list_del(&page->lru);
895                 rmv_page_order(page);
896                 area->nr_free--;
897                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
898                 return page;
899         }
900
901         return NULL;
902 }
903
904
905 /*
906  * This array describes the order lists are fallen back to when
907  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
908  */
909 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
910         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
911         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
912 #ifdef CONFIG_CMA
913         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
914         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
915 #else
916         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
917 #endif
918         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
919         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
920 };
921
922 /*
923  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
924  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
925  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
926  */
927 int move_freepages(struct zone *zone,
928                           struct page *start_page, struct page *end_page,
929                           int migratetype)
930 {
931         struct page *page;
932         unsigned long order;
933         int pages_moved = 0;
934
935 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
936         /*
937          * page_zone is not safe to call in this context when
938          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
939          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
940          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
941          * grouping pages by mobility
942          */
943         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
944 #endif
945
946         for (page = start_page; page <= end_page;) {
947                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
948                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
949
950                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
951                         page++;
952                         continue;
953                 }
954
955                 if (!PageBuddy(page)) {
956                         page++;
957                         continue;
958                 }
959
960                 order = page_order(page);
961                 list_move(&page->lru,
962                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
963                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
964                 page += 1 << order;
965                 pages_moved += 1 << order;
966         }
967
968         return pages_moved;
969 }
970
971 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
972                                 int migratetype)
973 {
974         unsigned long start_pfn, end_pfn;
975         struct page *start_page, *end_page;
976
977         start_pfn = page_to_pfn(page);
978         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
979         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
980         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
981         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
982
983         /* Do not cross zone boundaries */
984         if (start_pfn < zone->zone_start_pfn)
985                 start_page = page;
986         if (end_pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
987                 return 0;
988
989         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
990 }
991
992 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
993                                         int start_order, int migratetype)
994 {
995         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
996
997         while (nr_pageblocks--) {
998                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
999                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1000         }
1001 }
1002
1003 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1004 static inline struct page *
1005 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1006 {
1007         struct free_area * area;
1008         int current_order;
1009         struct page *page;
1010         int migratetype, i;
1011
1012         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1013         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1014                                                 --current_order) {
1015                 for (i = 0;; i++) {
1016                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1017
1018                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1019                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1020                                 break;
1021
1022                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1023                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1024                                 continue;
1025
1026                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1027                                         struct page, lru);
1028                         area->nr_free--;
1029
1030                         /*
1031                          * If breaking a large block of pages, move all free
1032                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1033                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1034                          * aggressive about taking ownership of free pages
1035                          *
1036                          * On the other hand, never change migration
1037                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1038                          * pages on different free lists. We don't
1039                          * want unmovable pages to be allocated from
1040                          * MIGRATE_CMA areas.
1041                          */
1042                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1043                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1044                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1045                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1046                                 int pages;
1047                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1048                                                                 start_migratetype);
1049
1050                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1051                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1052                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1053                                         set_pageblock_migratetype(page,
1054                                                                 start_migratetype);
1055
1056                                 migratetype = start_migratetype;
1057                         }
1058
1059                         /* Remove the page from the freelists */
1060                         list_del(&page->lru);
1061                         rmv_page_order(page);
1062
1063                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1064                         if (current_order >= pageblock_order &&
1065                             !is_migrate_cma(migratetype))
1066                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1067                                                         start_migratetype);
1068
1069                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1070                                is_migrate_cma(migratetype)
1071                              ? migratetype : start_migratetype);
1072
1073                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1074                                 start_migratetype, migratetype);
1075
1076                         return page;
1077                 }
1078         }
1079
1080         return NULL;
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1085  * Call me with the zone->lock already held.
1086  */
1087 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1088                                                 int migratetype)
1089 {
1090         struct page *page;
1091
1092 retry_reserve:
1093         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1094
1095         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1096                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1097
1098                 /*
1099                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1100                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1101                  * and we want just one call site
1102                  */
1103                 if (!page) {
1104                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1105                         goto retry_reserve;
1106                 }
1107         }
1108
1109         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1110         return page;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1115  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1116  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1117  */
1118 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1119                         unsigned long count, struct list_head *list,
1120                         int migratetype, int cold)
1121 {
1122         int mt = migratetype, i;
1123
1124         spin_lock(&zone->lock);
1125         for (i = 0; i < count; ++i) {
1126                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1127                 if (unlikely(page == NULL))
1128                         break;
1129
1130                 /*
1131                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1132                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1133                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1134                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1135                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1136                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1137                  * properly.
1138                  */
1139                 if (likely(cold == 0))
1140                         list_add(&page->lru, list);
1141                 else
1142                         list_add_tail(&page->lru, list);
1143                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1144                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1145                         if (!is_migrate_cma(mt) && mt != MIGRATE_ISOLATE)
1146                                 mt = migratetype;
1147                 }
1148                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1149                 list = &page->lru;
1150                 if (is_migrate_cma(mt))
1151                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1152                                               -(1 << order));
1153         }
1154         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1155         spin_unlock(&zone->lock);
1156         return i;
1157 }
1158
1159 #ifdef CONFIG_NUMA
1160 /*
1161  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1162  * currently executing processor on remote nodes after they have
1163  * expired.
1164  *
1165  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1166  * a single processor.
1167  */
1168 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1169 {
1170         unsigned long flags;
1171         int to_drain;
1172
1173         local_irq_save(flags);
1174         if (pcp->count >= pcp->batch)
1175                 to_drain = pcp->batch;
1176         else
1177                 to_drain = pcp->count;
1178         if (to_drain > 0) {
1179                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1180                 pcp->count -= to_drain;
1181         }
1182         local_irq_restore(flags);
1183 }
1184 #endif
1185
1186 /*
1187  * Drain pages of the indicated processor.
1188  *
1189  * The processor must either be the current processor and the
1190  * thread pinned to the current processor or a processor that
1191  * is not online.
1192  */
1193 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1194 {
1195         unsigned long flags;
1196         struct zone *zone;
1197
1198         for_each_populated_zone(zone) {
1199                 struct per_cpu_pageset *pset;
1200                 struct per_cpu_pages *pcp;
1201
1202                 local_irq_save(flags);
1203                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1204
1205                 pcp = &pset->pcp;
1206                 if (pcp->count) {
1207                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1208                         pcp->count = 0;
1209                 }
1210                 local_irq_restore(flags);
1211         }
1212 }
1213
1214 /*
1215  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1216  */
1217 void drain_local_pages(void *arg)
1218 {
1219         drain_pages(smp_processor_id());
1220 }
1221
1222 /*
1223  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1224  *
1225  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1226  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1227  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1228  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1229  * before the call to on_each_cpu_mask().
1230  */
1231 void drain_all_pages(void)
1232 {
1233         int cpu;
1234         struct per_cpu_pageset *pcp;
1235         struct zone *zone;
1236
1237         /*
1238          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1239          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1240          */
1241         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1242
1243         /*
1244          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1245          * as offline notification will cause the notified
1246          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1247          * disables preemption as part of its processing
1248          */
1249         for_each_online_cpu(cpu) {
1250                 bool has_pcps = false;
1251                 for_each_populated_zone(zone) {
1252                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1253                         if (pcp->pcp.count) {
1254                                 has_pcps = true;
1255                                 break;
1256                         }
1257                 }
1258                 if (has_pcps)
1259                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1260                 else
1261                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1262         }
1263         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1264 }
1265
1266 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1267
1268 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1269 {
1270         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1271         unsigned long flags;
1272         int order, t;
1273         struct list_head *curr;
1274
1275         if (!zone->spanned_pages)
1276                 return;
1277
1278         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1279
1280         max_zone_pfn = zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
1281         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1282                 if (pfn_valid(pfn)) {
1283                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1284
1285                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1286                                 swsusp_unset_page_free(page);
1287                 }
1288
1289         for_each_migratetype_order(order, t) {
1290                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1291                         unsigned long i;
1292
1293                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1294                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1295                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1296                 }
1297         }
1298         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1299 }
1300 #endif /* CONFIG_PM */
1301
1302 /*
1303  * Free a 0-order page
1304  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1305  */
1306 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1307 {
1308         struct zone *zone = page_zone(page);
1309         struct per_cpu_pages *pcp;
1310         unsigned long flags;
1311         int migratetype;
1312
1313         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1314                 return;
1315
1316         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1317         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1318         local_irq_save(flags);
1319         __count_vm_event(PGFREE);
1320
1321         /*
1322          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1323          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1324          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1325          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1326          * excessively into the page allocator
1327          */
1328         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1329                 if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {
1330                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1331                         goto out;
1332                 }
1333                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1334         }
1335
1336         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1337         if (cold)
1338                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1339         else
1340                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1341         pcp->count++;
1342         if (pcp->count >= pcp->high) {
1343                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1344                 pcp->count -= pcp->batch;
1345         }
1346
1347 out:
1348         local_irq_restore(flags);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Free a list of 0-order pages
1353  */
1354 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1355 {
1356         struct page *page, *next;
1357
1358         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1359                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1360                 free_hot_cold_page(page, cold);
1361         }
1362 }
1363
1364 /*
1365  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1366  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1367  * Each sub-page must be freed individually.
1368  *
1369  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1370  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1371  */
1372 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1373 {
1374         int i;
1375
1376         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1377         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1378
1379 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1380         /*
1381          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1382          * otherwise free the whole shadow.
1383          */
1384         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1385                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1386 #endif
1387
1388         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1389                 set_page_refcounted(page + i);
1390 }
1391
1392 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1393 {
1394         unsigned long watermark;
1395         struct zone *zone;
1396         int mt;
1397
1398         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1399
1400         zone = page_zone(page);
1401         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1402
1403         if (mt != MIGRATE_ISOLATE) {
1404                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1405                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1406                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1407                         return 0;
1408
1409                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1410         }
1411
1412         /* Remove page from free list */
1413         list_del(&page->lru);
1414         zone->free_area[order].nr_free--;
1415         rmv_page_order(page);
1416
1417         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1418         if (order >= pageblock_order - 1) {
1419                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1420                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1421                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1422                         if (mt != MIGRATE_ISOLATE && !is_migrate_cma(mt))
1423                                 set_pageblock_migratetype(page,
1424                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1425                 }
1426         }
1427
1428         return 1UL << order;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1433  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1434  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1435  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1436  * are enabled.
1437  *
1438  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1439  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1440  */
1441 int split_free_page(struct page *page)
1442 {
1443         unsigned int order;
1444         int nr_pages;
1445
1446         order = page_order(page);
1447
1448         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
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 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1647                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1648 {
1649         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1650                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1651 }
1652
1653 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1654                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1655 {
1656         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1657
1658         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1659                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1660
1661         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1662                                                                 free_pages);
1663 }
1664
1665 #ifdef CONFIG_NUMA
1666 /*
1667  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1668  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1669  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1670  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1671  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1672  *
1673  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1674  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1675  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1676  *
1677  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1678  * nothing and returns NULL.
1679  *
1680  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1681  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1682  *
1683  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1684  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1685  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1686  * quickly as we can.
1687  */
1688 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1689 {
1690         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1691         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1692
1693         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1694         if (!zlc)
1695                 return NULL;
1696
1697         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1698                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1699                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1700         }
1701
1702         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1703                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1704                                         &node_states[N_MEMORY];
1705         return allowednodes;
1706 }
1707
1708 /*
1709  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1710  * if it is worth looking at further for free memory:
1711  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1712  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1713  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1714  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1715  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1716  * else return false (zero) if it is not.
1717  *
1718  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1719  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1720  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1721  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1722  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1723  * into the second scan of the zonelist.
1724  *
1725  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1726  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1727  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1728  * unturned looking for a free page.
1729  */
1730 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1731                                                 nodemask_t *allowednodes)
1732 {
1733         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1734         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1735         int n;                          /* node that zone *z is on */
1736
1737         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1738         if (!zlc)
1739                 return 1;
1740
1741         i = z - zonelist->_zonerefs;
1742         n = zlc->z_to_n[i];
1743
1744         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1745         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1750  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1751  * from that zone don't waste time re-examining it.
1752  */
1753 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1754 {
1755         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1756         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1757
1758         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1759         if (!zlc)
1760                 return;
1761
1762         i = z - zonelist->_zonerefs;
1763
1764         set_bit(i, zlc->fullzones);
1765 }
1766
1767 /*
1768  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1769  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1770  */
1771 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1772 {
1773         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1774
1775         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1776         if (!zlc)
1777                 return;
1778
1779         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1780 }
1781
1782 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1783 {
1784         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1785 }
1786
1787 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1788 {
1789         int i;
1790
1791         for_each_online_node(i)
1792                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1793                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1794                 else
1795                         zone_reclaim_mode = 1;
1796 }
1797
1798 #else   /* CONFIG_NUMA */
1799
1800 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1801 {
1802         return NULL;
1803 }
1804
1805 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1806                                 nodemask_t *allowednodes)
1807 {
1808         return 1;
1809 }
1810
1811 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1812 {
1813 }
1814
1815 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1816 {
1817 }
1818
1819 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1820 {
1821         return true;
1822 }
1823
1824 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1825 {
1826 }
1827 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1828
1829 /*
1830  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1831  * a page.
1832  */
1833 static struct page *
1834 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1835                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1836                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1837 {
1838         struct zoneref *z;
1839         struct page *page = NULL;
1840         int classzone_idx;
1841         struct zone *zone;
1842         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1843         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1844         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1845
1846         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1847 zonelist_scan:
1848         /*
1849          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1850          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1851          */
1852         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1853                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1854                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1855                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1856                                 continue;
1857                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1858                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1859                                 continue;
1860                 /*
1861                  * When allocating a page cache page for writing, we
1862                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1863                  * limit, such that no single zone holds more than its
1864                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1865                  * The dirty limits take into account the zone's
1866                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1867                  * should be able to balance it without having to
1868                  * write pages from its LRU list.
1869                  *
1870                  * This may look like it could increase pressure on
1871                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1872                  * before they are full.  But the pages that do spill
1873                  * over are limited as the lower zones are protected
1874                  * by this very same mechanism.  It should not become
1875                  * a practical burden to them.
1876                  *
1877                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1878                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1879                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1880                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1881                  * zones are together not big enough to reach the
1882                  * global limit.  The proper fix for these situations
1883                  * will require awareness of zones in the
1884                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1885                  */
1886                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1887                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1888                         goto this_zone_full;
1889
1890                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1891                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1892                         unsigned long mark;
1893                         int ret;
1894
1895                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1896                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1897                                     classzone_idx, alloc_flags))
1898                                 goto try_this_zone;
1899
1900                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1901                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1902                                 /*
1903                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1904                                  * and before considering the first zone allowed
1905                                  * by the cpuset.
1906                                  */
1907                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1908                                 zlc_active = 1;
1909                                 did_zlc_setup = 1;
1910                         }
1911
1912                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1913                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1914                                 goto this_zone_full;
1915
1916                         /*
1917                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1918                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1919                          */
1920                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1921                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1922                                 continue;
1923
1924                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1925                         switch (ret) {
1926                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1927                                 /* did not scan */
1928                                 continue;
1929                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1930                                 /* scanned but unreclaimable */
1931                                 continue;
1932                         default:
1933                                 /* did we reclaim enough */
1934                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1935                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1936                                         goto this_zone_full;
1937                         }
1938                 }
1939
1940 try_this_zone:
1941                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1942                                                 gfp_mask, migratetype);
1943                 if (page)
1944                         break;
1945 this_zone_full:
1946                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1947                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1948         }
1949
1950         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1951                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1952                 zlc_active = 0;
1953                 goto zonelist_scan;
1954         }
1955
1956         if (page)
1957                 /*
1958                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1959                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1960                  * that the caller is taking steps that will free more
1961                  * memory. The caller should avoid the page being used
1962                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1963                  */
1964                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1965
1966         return page;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1971  * meminfo in irq context.
1972  */
1973 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1974 {
1975         bool ret = false;
1976
1977 #if NODES_SHIFT > 8
1978         ret = in_interrupt();
1979 #endif
1980         return ret;
1981 }
1982
1983 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1984                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1985                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1986
1987 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1988 {
1989         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1990
1991         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1992             debug_guardpage_minorder() > 0)
1993                 return;
1994
1995         /*
1996          * This documents exceptions given to allocations in certain
1997          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
1998          * of allowed nodes.
1999          */
2000         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2001                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2002                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2003                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2004         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2005                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2006
2007         if (fmt) {
2008                 struct va_format vaf;
2009                 va_list args;
2010
2011                 va_start(args, fmt);
2012
2013                 vaf.fmt = fmt;
2014                 vaf.va = &args;
2015
2016                 pr_warn("%pV", &vaf);
2017
2018                 va_end(args);
2019         }
2020
2021         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2022                 current->comm, order, gfp_mask);
2023
2024         dump_stack();
2025         if (!should_suppress_show_mem())
2026                 show_mem(filter);
2027 }
2028
2029 static inline int
2030 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2031                                 unsigned long did_some_progress,
2032                                 unsigned long pages_reclaimed)
2033 {
2034         /* Do not loop if specifically requested */
2035         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2036                 return 0;
2037
2038         /* Always retry if specifically requested */
2039         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2040                 return 1;
2041
2042         /*
2043          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2044          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2045          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2046          */
2047         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2048                 return 0;
2049
2050         /*
2051          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2052          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2053          * implementations.
2054          */
2055         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2056                 return 1;
2057
2058         /*
2059          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2060          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2061          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2062          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2063          * allocation still fails, we stop retrying.
2064          */
2065         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2066                 return 1;
2067
2068         return 0;
2069 }
2070
2071 static inline struct page *
2072 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2073         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2074         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2075         int migratetype)
2076 {
2077         struct page *page;
2078
2079         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2080         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2081                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2082                 return NULL;
2083         }
2084
2085         /*
2086          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2087          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2088          * we're still under heavy pressure.
2089          */
2090         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2091                 order, zonelist, high_zoneidx,
2092                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2093                 preferred_zone, migratetype);
2094         if (page)
2095                 goto out;
2096
2097         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2098                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2099                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2100                         goto out;
2101                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2102                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2103                         goto out;
2104                 /*
2105                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2106                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2107                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2108                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2109                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2110                  */
2111                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2112                         goto out;
2113         }
2114         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2115         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2116
2117 out:
2118         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2119         return page;
2120 }
2121
2122 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2123 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2124 static struct page *
2125 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2126         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2127         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2128         int migratetype, bool sync_migration,
2129         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2130         unsigned long *did_some_progress)
2131 {
2132         if (!order)
2133                 return NULL;
2134
2135         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2136                 *deferred_compaction = true;
2137                 return NULL;
2138         }
2139
2140         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2141         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2142                                                 nodemask, sync_migration,
2143                                                 contended_compaction);
2144         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2145
2146         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2147                 struct page *page;
2148
2149                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2150                 drain_pages(get_cpu());
2151                 put_cpu();
2152
2153                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2154                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2155                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2156                                 preferred_zone, migratetype);
2157                 if (page) {
2158                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2159                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2160                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2161                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2162                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2163                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2164                         return page;
2165                 }
2166
2167                 /*
2168                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2169                  * The most likely reason is that pages exist,
2170                  * but not enough to satisfy watermarks.
2171                  */
2172                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2173
2174                 /*
2175                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2176                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2177                  */
2178                 if (sync_migration)
2179                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2180
2181                 cond_resched();
2182         }
2183
2184         return NULL;
2185 }
2186 #else
2187 static inline struct page *
2188 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2189         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2190         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2191         int migratetype, bool sync_migration,
2192         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2193         unsigned long *did_some_progress)
2194 {
2195         return NULL;
2196 }
2197 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2198
2199 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2200 static int
2201 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2202                   nodemask_t *nodemask)
2203 {
2204         struct reclaim_state reclaim_state;
2205         int progress;
2206
2207         cond_resched();
2208
2209         /* We now go into synchronous reclaim */
2210         cpuset_memory_pressure_bump();
2211         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2212         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2213         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2214         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2215
2216         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2217
2218         current->reclaim_state = NULL;
2219         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2220         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2221
2222         cond_resched();
2223
2224         return progress;
2225 }
2226
2227 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2228 static inline struct page *
2229 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2230         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2231         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2232         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2233 {
2234         struct page *page = NULL;
2235         bool drained = false;
2236
2237         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2238                                                nodemask);
2239         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2240                 return NULL;
2241
2242         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2243         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2244                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2245
2246 retry:
2247         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2248                                         zonelist, high_zoneidx,
2249                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2250                                         preferred_zone, migratetype);
2251
2252         /*
2253          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2254          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2255          */
2256         if (!page && !drained) {
2257                 drain_all_pages();
2258                 drained = true;
2259                 goto retry;
2260         }
2261
2262         return page;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2267  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2268  */
2269 static inline struct page *
2270 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2271         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2272         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2273         int migratetype)
2274 {
2275         struct page *page;
2276
2277         do {
2278                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2279                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2280                         preferred_zone, migratetype);
2281
2282                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2283                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2284         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2285
2286         return page;
2287 }
2288
2289 static inline
2290 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2291                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2292                                                 enum zone_type classzone_idx)
2293 {
2294         struct zoneref *z;
2295         struct zone *zone;
2296
2297         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2298                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2299 }
2300
2301 static inline int
2302 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2303 {
2304         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2305         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2306
2307         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2308         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2309
2310         /*
2311          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2312          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2313          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2314          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2315          */
2316         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2317
2318         if (!wait) {
2319                 /*
2320                  * Not worth trying to allocate harder for
2321                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2322                  */
2323                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2324                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2325                 /*
2326                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2327                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2328                  */
2329                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2330         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2331                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2332
2333         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2334                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2335                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2336                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2337                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2338                 else if (!in_interrupt() &&
2339                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2340                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2341                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2342         }
2343 #ifdef CONFIG_CMA
2344         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2345                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2346 #endif
2347         return alloc_flags;
2348 }
2349
2350 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2351 {
2352         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2353 }
2354
2355 static inline struct page *
2356 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2357         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2358         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2359         int migratetype)
2360 {
2361         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2362         struct page *page = NULL;
2363         int alloc_flags;
2364         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2365         unsigned long did_some_progress;
2366         bool sync_migration = false;
2367         bool deferred_compaction = false;
2368         bool contended_compaction = false;
2369
2370         /*
2371          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2372          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2373          * be using allocators in order of preference for an area that is
2374          * too large.
2375          */
2376         if (order >= MAX_ORDER) {
2377                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2378                 return NULL;
2379         }
2380
2381         /*
2382          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2383          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2384          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2385          * using a larger set of nodes after it has established that the
2386          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2387          * over allocated.
2388          */
2389         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2390                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2391                 goto nopage;
2392
2393 restart:
2394         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2395                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2396                                                 zone_idx(preferred_zone));
2397
2398         /*
2399          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2400          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2401          * to how we want to proceed.
2402          */
2403         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2404
2405         /*
2406          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2407          * cpusets.
2408          */
2409         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2410                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2411                                         &preferred_zone);
2412
2413 rebalance:
2414         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2415         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2416                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2417                         preferred_zone, migratetype);
2418         if (page)
2419                 goto got_pg;
2420
2421         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2422         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2423                 /*
2424                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2425                  * the allocation is high priority and these type of
2426                  * allocations are system rather than user orientated
2427                  */
2428                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2429
2430                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2431                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2432                                 preferred_zone, migratetype);
2433                 if (page) {
2434                         goto got_pg;
2435                 }
2436         }
2437
2438         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2439         if (!wait)
2440                 goto nopage;
2441
2442         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2443         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2444                 goto nopage;
2445
2446         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2447         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2448                 goto nopage;
2449
2450         /*
2451          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2452          * attempts after direct reclaim are synchronous
2453          */
2454         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2455                                         zonelist, high_zoneidx,
2456                                         nodemask,
2457                                         alloc_flags, preferred_zone,
2458                                         migratetype, sync_migration,
2459                                         &contended_compaction,
2460                                         &deferred_compaction,
2461                                         &did_some_progress);
2462         if (page)
2463                 goto got_pg;
2464         sync_migration = true;
2465
2466         /*
2467          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2468          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2469          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2470          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2471          */
2472         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2473                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2474                 goto nopage;
2475
2476         /* Try direct reclaim and then allocating */
2477         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2478                                         zonelist, high_zoneidx,
2479                                         nodemask,
2480                                         alloc_flags, preferred_zone,
2481                                         migratetype, &did_some_progress);
2482         if (page)
2483                 goto got_pg;
2484
2485         /*
2486          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2487          * running out of options and have to consider going OOM
2488          */
2489         if (!did_some_progress) {
2490                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2491                         if (oom_killer_disabled)
2492                                 goto nopage;
2493                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2494                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2495                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2496                                 goto nopage;
2497                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2498                                         zonelist, high_zoneidx,
2499                                         nodemask, preferred_zone,
2500                                         migratetype);
2501                         if (page)
2502                                 goto got_pg;
2503
2504                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2505                                 /*
2506                                  * The oom killer is not called for high-order
2507                                  * allocations that may fail, so if no progress
2508                                  * is being made, there are no other options and
2509                                  * retrying is unlikely to help.
2510                                  */
2511                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2512                                         goto nopage;
2513                                 /*
2514                                  * The oom killer is not called for lowmem
2515                                  * allocations to prevent needlessly killing
2516                                  * innocent tasks.
2517                                  */
2518                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2519                                         goto nopage;
2520                         }
2521
2522                         goto restart;
2523                 }
2524         }
2525
2526         /* Check if we should retry the allocation */
2527         pages_reclaimed += did_some_progress;
2528         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2529                                                 pages_reclaimed)) {
2530                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2531                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2532                 goto rebalance;
2533         } else {
2534                 /*
2535                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2536                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2537                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2538                  */
2539                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2540                                         zonelist, high_zoneidx,
2541                                         nodemask,
2542                                         alloc_flags, preferred_zone,
2543                                         migratetype, sync_migration,
2544                                         &contended_compaction,
2545                                         &deferred_compaction,
2546                                         &did_some_progress);
2547                 if (page)
2548                         goto got_pg;
2549         }
2550
2551 nopage:
2552         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2553         return page;
2554 got_pg:
2555         if (kmemcheck_enabled)
2556                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2557
2558         return page;
2559 }
2560
2561 /*
2562  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2563  */
2564 struct page *
2565 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2566                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2567 {
2568         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2569         struct zone *preferred_zone;
2570         struct page *page = NULL;
2571         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2572         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2573         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2574         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2575
2576         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2577
2578         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2579
2580         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2581
2582         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2583                 return NULL;
2584
2585         /*
2586          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2587          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2588          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2589          */
2590         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2591                 return NULL;
2592
2593         /*
2594          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2595          * verified in the (always inline) callee
2596          */
2597         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2598                 return NULL;
2599
2600 retry_cpuset:
2601         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2602
2603         /* The preferred zone is used for statistics later */
2604         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2605                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2606                                 &preferred_zone);
2607         if (!preferred_zone)
2608                 goto out;
2609
2610 #ifdef CONFIG_CMA
2611         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2612                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2613 #endif
2614         /* First allocation attempt */
2615         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2616                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2617                         preferred_zone, migratetype);
2618         if (unlikely(!page))
2619                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2620                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2621                                 preferred_zone, migratetype);
2622
2623         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2624
2625 out:
2626         /*
2627          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2628          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2629          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2630          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2631          */
2632         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2633                 goto retry_cpuset;
2634
2635         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2636
2637         return page;
2638 }
2639 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2640
2641 /*
2642  * Common helper functions.
2643  */
2644 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2645 {
2646         struct page *page;
2647
2648         /*
2649          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2650          * a highmem page
2651          */
2652         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2653
2654         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2655         if (!page)
2656                 return 0;
2657         return (unsigned long) page_address(page);
2658 }
2659 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2660
2661 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2662 {
2663         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2664 }
2665 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2666
2667 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2668 {
2669         if (put_page_testzero(page)) {
2670                 if (order == 0)
2671                         free_hot_cold_page(page, 0);
2672                 else
2673                         __free_pages_ok(page, order);
2674         }
2675 }
2676
2677 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2678
2679 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2680 {
2681         if (addr != 0) {
2682                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2683                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2684         }
2685 }
2686
2687 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2688
2689 /*
2690  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2691  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2692  *
2693  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2694  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2695  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2696  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2697  *
2698  * The caller knows better which flags it relies on.
2699  */
2700 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2701 {
2702         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2703         __free_pages(page, order);
2704 }
2705
2706 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2707 {
2708         if (addr != 0) {
2709                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2710                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2711         }
2712 }
2713
2714 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2715 {
2716         if (addr) {
2717                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2718                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2719
2720                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2721                 while (used < alloc_end) {
2722                         free_page(used);
2723                         used += PAGE_SIZE;
2724                 }
2725         }
2726         return (void *)addr;
2727 }
2728
2729 /**
2730  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2731  * @size: the number of bytes to allocate
2732  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2733  *
2734  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2735  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2736  * allocate memory in power-of-two pages.
2737  *
2738  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2739  *
2740  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2741  */
2742 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2743 {
2744         unsigned int order = get_order(size);
2745         unsigned long addr;
2746
2747         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2748         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2751
2752 /**
2753  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2754  *                         pages on a node.
2755  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2756  * @size: the number of bytes to allocate
2757  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2758  *
2759  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2760  * back.
2761  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2762  * but is not exact.
2763  */
2764 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2765 {
2766         unsigned order = get_order(size);
2767         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2768         if (!p)
2769                 return NULL;
2770         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2771 }
2772 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2773
2774 /**
2775  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2776  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2777  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2778  *
2779  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2780  */
2781 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2782 {
2783         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2784         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2785
2786         while (addr < end) {
2787                 free_page(addr);
2788                 addr += PAGE_SIZE;
2789         }
2790 }
2791 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2792
2793 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2794 {
2795         struct zoneref *z;
2796         struct zone *zone;
2797
2798         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2799         unsigned int sum = 0;
2800
2801         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2802
2803         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2804                 unsigned long size = zone->present_pages;
2805                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2806                 if (size > high)
2807                         sum += size - high;
2808         }
2809
2810         return sum;
2811 }
2812
2813 /*
2814  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2815  */
2816 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2817 {
2818         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2819 }
2820 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2821
2822 /*
2823  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2824  */
2825 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2826 {
2827         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2828 }
2829
2830 static inline void show_node(struct zone *zone)
2831 {
2832         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2833                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2834 }
2835
2836 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2837 {
2838         val->totalram = totalram_pages;
2839         val->sharedram = 0;
2840         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2841         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2842         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2843         val->freehigh = nr_free_highpages();
2844         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2845 }
2846
2847 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2848
2849 #ifdef CONFIG_NUMA
2850 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2851 {
2852         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2853
2854         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2855         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2856 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2857         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
2858         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2859                         NR_FREE_PAGES);
2860 #else
2861         val->totalhigh = 0;
2862         val->freehigh = 0;
2863 #endif
2864         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2865 }
2866 #endif
2867
2868 /*
2869  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2870  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2871  */
2872 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2873 {
2874         bool ret = false;
2875         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2876
2877         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2878                 goto out;
2879
2880         do {
2881                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2882                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2883         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2884 out:
2885         return ret;
2886 }
2887
2888 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2889
2890 static void show_migration_types(unsigned char type)
2891 {
2892         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2893                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2894                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2895                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2896                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2897 #ifdef CONFIG_CMA
2898                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2899 #endif
2900                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2901         };
2902         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2903         char *p = tmp;
2904         int i;
2905
2906         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2907                 if (type & (1 << i))
2908                         *p++ = types[i];
2909         }
2910
2911         *p = '\0';
2912         printk("(%s) ", tmp);
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2917  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2918  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2919  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2920  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2921  */
2922 void show_free_areas(unsigned int filter)
2923 {
2924         int cpu;
2925         struct zone *zone;
2926
2927         for_each_populated_zone(zone) {
2928                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2929                         continue;
2930                 show_node(zone);
2931                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2932
2933                 for_each_online_cpu(cpu) {
2934                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2935
2936                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2937
2938                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2939                                cpu, pageset->pcp.high,
2940                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2941                 }
2942         }
2943
2944         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2945                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2946                 " unevictable:%lu"
2947                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2948                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2949                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2950                 " free_cma:%lu\n",
2951                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2952                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2953                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2954                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2955                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2956                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2957                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2958                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2959                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2960                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2961                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2962                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2963                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2964                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2965                 global_page_state(NR_SHMEM),
2966                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2967                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2968                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2969
2970         for_each_populated_zone(zone) {
2971                 int i;
2972
2973                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2974                         continue;
2975                 show_node(zone);
2976                 printk("%s"
2977                         " free:%lukB"
2978                         " min:%lukB"
2979                         " low:%lukB"
2980                         " high:%lukB"
2981                         " active_anon:%lukB"
2982                         " inactive_anon:%lukB"
2983                         " active_file:%lukB"
2984                         " inactive_file:%lukB"
2985                         " unevictable:%lukB"
2986                         " isolated(anon):%lukB"
2987                         " isolated(file):%lukB"
2988                         " present:%lukB"
2989                         " managed:%lukB"
2990                         " mlocked:%lukB"
2991                         " dirty:%lukB"
2992                         " writeback:%lukB"
2993                         " mapped:%lukB"
2994                         " shmem:%lukB"
2995                         " slab_reclaimable:%lukB"
2996                         " slab_unreclaimable:%lukB"
2997                         " kernel_stack:%lukB"
2998                         " pagetables:%lukB"
2999                         " unstable:%lukB"
3000                         " bounce:%lukB"
3001                         " free_cma:%lukB"
3002                         " writeback_tmp:%lukB"
3003                         " pages_scanned:%lu"
3004                         " all_unreclaimable? %s"
3005                         "\n",
3006                         zone->name,
3007                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3008                         K(min_wmark_pages(zone)),
3009                         K(low_wmark_pages(zone)),
3010                         K(high_wmark_pages(zone)),
3011                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3012                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3013                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3014                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3015                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3016                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3017                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3018                         K(zone->present_pages),
3019                         K(zone->managed_pages),
3020                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3021                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3022                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3024                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3025                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3026                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3027                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3028                                 THREAD_SIZE / 1024,
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3033                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3034                         zone->pages_scanned,
3035                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3036                         );
3037                 printk("lowmem_reserve[]:");
3038                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3039                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3040                 printk("\n");
3041         }
3042
3043         for_each_populated_zone(zone) {
3044                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3045                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3046
3047                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3048                         continue;
3049                 show_node(zone);
3050                 printk("%s: ", zone->name);
3051
3052                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3053                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3054                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3055                         int type;
3056
3057                         nr[order] = area->nr_free;
3058                         total += nr[order] << order;
3059
3060                         types[order] = 0;
3061                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3062                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3063                                         types[order] |= 1 << type;
3064                         }
3065                 }
3066                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3067                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3068                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3069                         if (nr[order])
3070                                 show_migration_types(types[order]);
3071                 }
3072                 printk("= %lukB\n", K(total));
3073         }
3074
3075         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3076
3077         show_swap_cache_info();
3078 }
3079
3080 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3081 {
3082         zoneref->zone = zone;
3083         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Builds allocation fallback zone lists.
3088  *
3089  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3090  */
3091 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3092                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3093 {
3094         struct zone *zone;
3095
3096         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3097         zone_type++;
3098
3099         do {
3100                 zone_type--;
3101                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3102                 if (populated_zone(zone)) {
3103                         zoneref_set_zone(zone,
3104                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3105                         check_highest_zone(zone_type);
3106                 }
3107
3108         } while (zone_type);
3109         return nr_zones;
3110 }
3111
3112
3113 /*
3114  *  zonelist_order:
3115  *  0 = automatic detection of better ordering.
3116  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3117  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3118  *
3119  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3120  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3121  */
3122 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3123 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3124 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3125
3126 /* zonelist order in the kernel.
3127  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3128  */
3129 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3130 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3131
3132
3133 #ifdef CONFIG_NUMA
3134 /* The value user specified ....changed by config */
3135 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3136 /* string for sysctl */
3137 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3138 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3139
3140 /*
3141  * interface for configure zonelist ordering.
3142  * command line option "numa_zonelist_order"
3143  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3144  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3145  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3146  */
3147
3148 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3149 {
3150         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3151                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3152         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3153                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3154         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3155                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3156         } else {
3157                 printk(KERN_WARNING
3158                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3159                         "%s\n", s);
3160                 return -EINVAL;
3161         }
3162         return 0;
3163 }
3164
3165 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3166 {
3167         int ret;
3168
3169         if (!s)
3170                 return 0;
3171
3172         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3173         if (ret == 0)
3174                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3175
3176         return ret;
3177 }
3178 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3179
3180 /*
3181  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3182  */
3183 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3184                 void __user *buffer, size_t *length,
3185                 loff_t *ppos)
3186 {
3187         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3188         int ret;
3189         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3190
3191         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3192         if (write)
3193                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3194         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3195         if (ret)
3196                 goto out;
3197         if (write) {
3198                 int oldval = user_zonelist_order;
3199                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3200                         /*
3201                          * bogus value.  restore saved string
3202                          */
3203                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3204                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3205                         user_zonelist_order = oldval;
3206                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3207                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3208                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3209                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3210                 }
3211         }
3212 out:
3213         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3214         return ret;
3215 }
3216
3217
3218 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3219 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3220
3221 /**
3222  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3223  * @node: node whose fallback list we're appending
3224  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3225  *
3226  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3227  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3228  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3229  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3230  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3231  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3232  * on them otherwise.
3233  * It returns -1 if no node is found.
3234  */
3235 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3236 {
3237         int n, val;
3238         int min_val = INT_MAX;
3239         int best_node = -1;
3240         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3241
3242         /* Use the local node if we haven't already */
3243         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3244                 node_set(node, *used_node_mask);
3245                 return node;
3246         }
3247
3248         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3249
3250                 /* Don't want a node to appear more than once */
3251                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3252                         continue;
3253
3254                 /* Use the distance array to find the distance */
3255                 val = node_distance(node, n);
3256
3257                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3258                 val += (n < node);
3259
3260                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3261                 tmp = cpumask_of_node(n);
3262                 if (!cpumask_empty(tmp))
3263                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3264
3265                 /* Slight preference for less loaded node */
3266                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3267                 val += node_load[n];
3268
3269                 if (val < min_val) {
3270                         min_val = val;
3271                         best_node = n;
3272                 }
3273         }
3274
3275         if (best_node >= 0)
3276                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3277
3278         return best_node;
3279 }
3280
3281
3282 /*
3283  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3284  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3285  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3286  */
3287 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3288 {
3289         int j;
3290         struct zonelist *zonelist;
3291
3292         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3293         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3294                 ;
3295         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3296                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3297         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3298         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Build gfp_thisnode zonelists
3303  */
3304 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3305 {
3306         int j;
3307         struct zonelist *zonelist;
3308
3309         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3310         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3311         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3312         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3317  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3318  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3319  * may still exist in local DMA zone.
3320  */
3321 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3322
3323 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3324 {
3325         int pos, j, node;
3326         int zone_type;          /* needs to be signed */
3327         struct zone *z;
3328         struct zonelist *zonelist;
3329
3330         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3331         pos = 0;
3332         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3333                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3334                         node = node_order[j];
3335                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3336                         if (populated_zone(z)) {
3337                                 zoneref_set_zone(z,
3338                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3339                                 check_highest_zone(zone_type);
3340                         }
3341                 }
3342         }
3343         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3344         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3345 }
3346
3347 static int default_zonelist_order(void)
3348 {
3349         int nid, zone_type;
3350         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3351         struct zone *z;
3352         int average_size;
3353         /*
3354          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3355          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3356          * into OOM very easily.
3357          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3358          */
3359         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3360         low_kmem_size = 0;
3361         total_size = 0;
3362         for_each_online_node(nid) {
3363                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3364                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3365                         if (populated_zone(z)) {
3366                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3367                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3368                                 total_size += z->present_pages;
3369                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3370                                 /*
3371                                  * If any node has only lowmem, then node order
3372                                  * is preferred to allow kernel allocations
3373                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3374                                  * on other nodes when there is an abundance of
3375                                  * lowmem available to allocate from.
3376                                  */
3377                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3378                         }
3379                 }
3380         }
3381         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3382             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3383                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3384         /*
3385          * look into each node's config.
3386          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3387          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3388          */
3389         average_size = total_size /
3390                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3391         for_each_online_node(nid) {
3392                 low_kmem_size = 0;
3393                 total_size = 0;
3394                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3395                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3396                         if (populated_zone(z)) {
3397                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3398                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3399                                 total_size += z->present_pages;
3400                         }
3401                 }
3402                 if (low_kmem_size &&
3403                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3404                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3405                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3406         }
3407         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3408 }
3409
3410 static void set_zonelist_order(void)
3411 {
3412         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3413                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3414         else
3415                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3416 }
3417
3418 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3419 {
3420         int j, node, load;
3421         enum zone_type i;
3422         nodemask_t used_mask;
3423         int local_node, prev_node;
3424         struct zonelist *zonelist;
3425         int order = current_zonelist_order;
3426
3427         /* initialize zonelists */
3428         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3429                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3430                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3431                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3432         }
3433
3434         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3435         local_node = pgdat->node_id;
3436         load = nr_online_nodes;
3437         prev_node = local_node;
3438         nodes_clear(used_mask);
3439
3440         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3441         j = 0;
3442
3443         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3444                 /*
3445                  * We don't want to pressure a particular node.
3446                  * So adding penalty to the first node in same
3447                  * distance group to make it round-robin.
3448                  */
3449                 if (node_distance(local_node, node) !=
3450                     node_distance(local_node, prev_node))
3451                         node_load[node] = load;
3452
3453                 prev_node = node;
3454                 load--;
3455                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3456                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3457                 else
3458                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3459         }
3460
3461         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3462                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3463                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3464         }
3465
3466         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3467 }
3468
3469 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3470 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3471 {
3472         struct zonelist *zonelist;
3473         struct zonelist_cache *zlc;
3474         struct zoneref *z;
3475
3476         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3477         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3478         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3479         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3480                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3481 }
3482
3483 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3484 /*
3485  * Return node id of node used for "local" allocations.
3486  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3487  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3488  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3489  */
3490 int local_memory_node(int node)
3491 {
3492         struct zone *zone;
3493
3494         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3495                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3496                                    NULL,
3497                                    &zone);
3498         return zone->node;
3499 }
3500 #endif
3501
3502 #else   /* CONFIG_NUMA */
3503
3504 static void set_zonelist_order(void)
3505 {
3506         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3507 }
3508
3509 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3510 {
3511         int node, local_node;
3512         enum zone_type j;
3513         struct zonelist *zonelist;
3514
3515         local_node = pgdat->node_id;
3516
3517         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3518         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3519
3520         /*
3521          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3522          * of all the other nodes.
3523          * We don't want to pressure a particular node, so when
3524          * building the zones for node N, we make sure that the
3525          * zones coming right after the local ones are those from
3526          * node N+1 (modulo N)
3527          */
3528         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3529                 if (!node_online(node))
3530                         continue;
3531                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3532                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3533         }
3534         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3535                 if (!node_online(node))
3536                         continue;
3537                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3538                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3539         }
3540
3541         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3542         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3543 }
3544
3545 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3546 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3547 {
3548         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3549 }
3550
3551 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3552
3553 /*
3554  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3555  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3556  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3557  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3558  * with interrupts disabled.
3559  *
3560  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3561  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3562  * hotplugged processors.
3563  *
3564  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3565  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3566  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3567  */
3568 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3569 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3570 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3571
3572 /*
3573  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3574  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3575  */
3576 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3577
3578 /* return values int ....just for stop_machine() */
3579 static int __build_all_zonelists(void *data)
3580 {
3581         int nid;
3582         int cpu;
3583         pg_data_t *self = data;
3584
3585 #ifdef CONFIG_NUMA
3586         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3587 #endif
3588
3589         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3590                 build_zonelists(self);
3591                 build_zonelist_cache(self);
3592         }
3593
3594         for_each_online_node(nid) {
3595                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3596
3597                 build_zonelists(pgdat);
3598                 build_zonelist_cache(pgdat);
3599         }
3600
3601         /*
3602          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3603          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3604          * each zone will be allocated later when the per cpu
3605          * allocator is available.
3606          *
3607          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3608          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3609          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3610          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3611          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3612          * (a chicken-egg dilemma).
3613          */
3614         for_each_possible_cpu(cpu) {
3615                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3616
3617 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3618                 /*
3619                  * We now know the "local memory node" for each node--
3620                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3621                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3622                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3623                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3624                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3625                  */
3626                 if (cpu_online(cpu))
3627                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3628 #endif
3629         }
3630
3631         return 0;
3632 }
3633
3634 /*
3635  * Called with zonelists_mutex held always
3636  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3637  */
3638 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3639 {
3640         set_zonelist_order();
3641
3642         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3643                 __build_all_zonelists(NULL);
3644                 mminit_verify_zonelist();
3645                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3646         } else {
3647                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3648                    of zonelist */
3649 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3650                 if (zone)
3651                         setup_zone_pageset(zone);
3652 #endif
3653                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3654                 /* cpuset refresh routine should be here */
3655         }
3656         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3657         /*
3658          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3659          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3660          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3661          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3662          * disabled and enable it later
3663          */
3664         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3665                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3666         else
3667                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3668
3669         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3670                 "Total pages: %ld\n",
3671                         nr_online_nodes,
3672                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3673                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3674                         vm_total_pages);
3675 #ifdef CONFIG_NUMA
3676         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3677 #endif
3678 }
3679
3680 /*
3681  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3682  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3683  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3684  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3685  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3686  * conservative, even though it seems large.
3687  *
3688  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3689  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3690  */
3691 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3692
3693 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3694 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3695 {
3696         unsigned long size = 1;
3697
3698         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3699
3700         while (size < pages)
3701                 size <<= 1;
3702
3703         /*
3704          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3705          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3706          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3707          */
3708         size = min(size, 4096UL);
3709
3710         return max(size, 4UL);
3711 }
3712 #else
3713 /*
3714  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3715  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3716  *
3717  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3718  *
3719  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3720  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3721  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3722  *
3723  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3724  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3725  *
3726  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3727  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3728  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3729  */
3730 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3731 {
3732         return 4096UL;
3733 }
3734 #endif
3735
3736 /*
3737  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3738  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3739  * hash function before the remainder is taken.
3740  */
3741 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3742 {
3743         return ffz(~size);
3744 }
3745
3746 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3747
3748 /*
3749  * Check if a pageblock contains reserved pages
3750  */
3751 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3752 {
3753         unsigned long pfn;
3754
3755         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3756                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3757                         return 1;
3758         }
3759         return 0;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3764  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3765  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3766  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3767  * blocks as reclaim kicks in
3768  */
3769 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3770 {
3771         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3772         struct page *page;
3773         unsigned long block_migratetype;
3774         int reserve;
3775
3776         /*
3777          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3778          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3779          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3780          * the block.
3781          */
3782         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3783         end_pfn = start_pfn + zone->spanned_pages;
3784         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3785         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3786                                                         pageblock_order;
3787
3788         /*
3789          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3790          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3791          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3792          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3793          * future allocation of hugepages at runtime.
3794          */
3795         reserve = min(2, reserve);
3796
3797         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3798                 if (!pfn_valid(pfn))
3799                         continue;
3800                 page = pfn_to_page(pfn);
3801
3802                 /* Watch out for overlapping nodes */
3803                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3804                         continue;
3805
3806                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3807
3808                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3809                 if (reserve > 0) {
3810                         /*
3811                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3812                          * them.
3813                          */
3814                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3815                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3816                                 continue;
3817
3818                         /* If this block is reserved, account for it */
3819                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3820                                 reserve--;
3821                                 continue;
3822                         }
3823
3824                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3825                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3826                                 set_pageblock_migratetype(page,
3827                                                         MIGRATE_RESERVE);
3828                                 move_freepages_block(zone, page,
3829                                                         MIGRATE_RESERVE);
3830                                 reserve--;
3831                                 continue;
3832                         }
3833                 }
3834
3835                 /*
3836                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3837                  * take it back
3838                  */
3839                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3840                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3841                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3842                 }
3843         }
3844 }
3845
3846 /*
3847  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3848  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3849  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3850  */
3851 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3852                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3853 {
3854         struct page *page;
3855         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3856         unsigned long pfn;
3857         struct zone *z;
3858
3859         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3860                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3861
3862         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3863         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3864                 /*
3865                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3866                  * handed to this function.  They do not
3867                  * exist on hotplugged memory.
3868                  */
3869                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3870                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3871                                 continue;
3872                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3873                                 continue;
3874                 }
3875                 page = pfn_to_page(pfn);
3876                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3877                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3878                 init_page_count(page);
3879                 reset_page_mapcount(page);
3880                 reset_page_last_nid(page);
3881                 SetPageReserved(page);
3882                 /*
3883                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3884                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3885                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3886                  * the address space during boot when many long-lived
3887                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3888                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3889                  * setup_zone_migrate_reserve()
3890                  *
3891                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3892                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3893                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3894                  * pfn out of zone.
3895                  */
3896                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3897                     && (pfn < z->zone_start_pfn + z->spanned_pages)
3898                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3899                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3900
3901                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3902 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3903                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3904                 if (!is_highmem_idx(zone))
3905                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3906 #endif
3907         }
3908 }
3909
3910 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3911 {
3912         int order, t;
3913         for_each_migratetype_order(order, t) {
3914                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3915                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3916         }
3917 }
3918
3919 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3920 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3921         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3922 #endif
3923
3924 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3925 {
3926 #ifdef CONFIG_MMU
3927         int batch;
3928
3929         /*
3930          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3931          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3932          *
3933          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3934          */
3935         batch = zone->present_pages / 1024;
3936         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3937                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3938         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3939         if (batch < 1)
3940                 batch = 1;
3941
3942         /*
3943          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3944          * of 2 value was found to be more likely to have
3945          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3946          *
3947          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3948          * batches of pages, one task can end up with a lot
3949          * of pages of one half of the possible page colors
3950          * and the other with pages of the other colors.
3951          */
3952         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3953
3954         return batch;
3955
3956 #else
3957         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3958          * conditions.
3959          *
3960          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3961          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3962          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3963          *
3964          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3965          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3966          * can be a significant delay between the individual batches being
3967          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3968          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3969          */
3970         return 0;
3971 #endif
3972 }
3973
3974 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3975 {
3976         struct per_cpu_pages *pcp;
3977         int migratetype;
3978
3979         memset(p, 0, sizeof(*p));
3980
3981         pcp = &p->pcp;
3982         pcp->count = 0;
3983         pcp->high = 6 * batch;
3984         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
3985         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
3986                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
3987 }
3988
3989 /*
3990  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
3991  * to the value high for the pageset p.
3992  */
3993
3994 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
3995                                 unsigned long high)
3996 {
3997         struct per_cpu_pages *pcp;
3998
3999         pcp = &p->pcp;
4000         pcp->high = high;
4001         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4002         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4003                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4004 }
4005
4006 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4007 {
4008         int cpu;
4009
4010         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4011
4012         for_each_possible_cpu(cpu) {
4013                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4014
4015                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4016
4017                 if (percpu_pagelist_fraction)
4018                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4019                                 (zone->present_pages /
4020                                         percpu_pagelist_fraction));
4021         }
4022 }
4023
4024 /*
4025  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4026  * Before this call only boot pagesets were available.
4027  */
4028 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4029 {
4030         struct zone *zone;
4031
4032         for_each_populated_zone(zone)
4033                 setup_zone_pageset(zone);
4034 }
4035
4036 static noinline __init_refok
4037 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4038 {
4039         int i;
4040         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4041         size_t alloc_size;
4042
4043         /*
4044          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4045          * per zone.
4046          */
4047         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4048                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4049         zone->wait_table_bits =
4050                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4051         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4052                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4053
4054         if (!slab_is_available()) {
4055                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4056                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4057         } else {
4058                 /*
4059                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4060                  * via memory hot-add.
4061                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4062                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4063                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4064                  * node itself as well.
4065                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4066                  * necessary.
4067                  */
4068                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4069         }
4070         if (!zone->wait_table)
4071                 return -ENOMEM;
4072
4073         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4074                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4075
4076         return 0;
4077 }
4078
4079 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4080 {
4081         /*
4082          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4083          * relies on the ability of the linker to provide the
4084          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4085          */
4086         zone->pageset = &boot_pageset;
4087
4088         if (zone->present_pages)
4089                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4090                         zone->name, zone->present_pages,
4091                                          zone_batchsize(zone));
4092 }
4093
4094 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4095                                         unsigned long zone_start_pfn,
4096                                         unsigned long size,
4097                                         enum memmap_context context)
4098 {
4099         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4100         int ret;
4101         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4102         if (ret)
4103                 return ret;
4104         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4105
4106         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4107
4108         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4109                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4110                         pgdat->node_id,
4111                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4112                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4113
4114         zone_init_free_lists(zone);
4115
4116         return 0;
4117 }
4118
4119 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4120 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4121 /*
4122  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4123  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4124  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4125  * alternative
4126  */
4127 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4128 {
4129         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4130         int i, nid;
4131
4132         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4133                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4134                         return nid;
4135         /* This is a memory hole */
4136         return -1;
4137 }
4138 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4139
4140 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4141 {
4142         int nid;
4143
4144         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4145         if (nid >= 0)
4146                 return nid;
4147         /* just returns 0 */
4148         return 0;
4149 }
4150
4151 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4152 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4153 {
4154         int nid;
4155
4156         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4157         if (nid >= 0 && nid != node)
4158                 return false;
4159         return true;
4160 }
4161 #endif
4162
4163 /**
4164  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4165  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4166  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4167  *
4168  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4169  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4170  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4171  */
4172 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4173 {
4174         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4175         int i, this_nid;
4176
4177         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4178                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4179                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4180
4181                 if (start_pfn < end_pfn)
4182                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4183                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4184                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4185         }
4186 }
4187
4188 /**
4189  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4190  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4191  *
4192  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4193  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4194  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4195  */
4196 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4197 {
4198         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4199         int i, this_nid;
4200
4201         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4202                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4203 }
4204
4205 /**
4206  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4207  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4208  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4209  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4210  *
4211  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4212  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4213  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4214  * PFNs will be 0.
4215  */
4216 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4217                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4218 {
4219         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4220         int i;
4221
4222         *start_pfn = -1UL;
4223         *end_pfn = 0;
4224
4225         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4226                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4227                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4228         }
4229
4230         if (*start_pfn == -1UL)
4231                 *start_pfn = 0;
4232 }
4233
4234 /*
4235  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4236  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4237  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4238  */
4239 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4240 {
4241         int zone_index;
4242         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4243                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4244                         continue;
4245
4246                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4247                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4248                         break;
4249         }
4250
4251         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4252         movable_zone = zone_index;
4253 }
4254
4255 /*
4256  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4257  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4258  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4259  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4260  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4261  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4262  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4263  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4264  */
4265 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4266                                         unsigned long zone_type,
4267                                         unsigned long node_start_pfn,
4268                                         unsigned long node_end_pfn,
4269                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4270                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4271 {
4272         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4273         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4274                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4275                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4276                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4277                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4278                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4279
4280                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4281                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4282                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4283                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4284
4285                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4286                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4287                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4288         }
4289 }
4290
4291 /*
4292  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4293  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4294  */
4295 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4296                                         unsigned long zone_type,
4297                                         unsigned long *ignored)
4298 {
4299         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4300         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4301
4302         /* Get the start and end of the node and zone */
4303         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4304         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4305         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4306         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4307                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4308                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4309
4310         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4311         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4312                 return 0;
4313
4314         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4315         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4316         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4317
4318         /* Return the spanned pages */
4319         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4320 }
4321
4322 /*
4323  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4324  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4325  */
4326 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4327                                 unsigned long range_start_pfn,
4328                                 unsigned long range_end_pfn)
4329 {
4330         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4331         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4332         int i;
4333
4334         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4335                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4336                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4337                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4338         }
4339         return nr_absent;
4340 }
4341
4342 /**
4343  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4344  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4345  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4346  *
4347  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4348  */
4349 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4350                                                         unsigned long end_pfn)
4351 {
4352         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4353 }
4354
4355 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4356 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4357                                         unsigned long zone_type,
4358                                         unsigned long *ignored)
4359 {
4360         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4361         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4362         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4363         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4364
4365         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4366         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4367         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4368
4369         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4370                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4371                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4372         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4373 }
4374
4375 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4376 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4377                                         unsigned long zone_type,
4378                                         unsigned long *zones_size)
4379 {
4380         return zones_size[zone_type];
4381 }
4382
4383 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4384                                                 unsigned long zone_type,
4385                                                 unsigned long *zholes_size)
4386 {
4387         if (!zholes_size)
4388                 return 0;
4389
4390         return zholes_size[zone_type];
4391 }
4392
4393 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4394
4395 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4396                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4397 {
4398         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4399         enum zone_type i;
4400
4401         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4402                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4403                                                                 zones_size);
4404         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4405
4406         realtotalpages = totalpages;
4407         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4408                 realtotalpages -=
4409                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4410                                                                 zholes_size);
4411         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4412         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4413                                                         realtotalpages);
4414 }
4415
4416 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4417 /*
4418  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4419  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4420  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4421  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4422  * bytes.
4423  */
4424 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4425 {
4426         unsigned long usemapsize;
4427
4428         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4429         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4430         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4431         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4432         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4433
4434         return usemapsize / 8;
4435 }
4436
4437 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4438                                 struct zone *zone,
4439                                 unsigned long zone_start_pfn,
4440                                 unsigned long zonesize)
4441 {
4442         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4443         zone->pageblock_flags = NULL;
4444         if (usemapsize)
4445                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4446                                                                    usemapsize);
4447 }
4448 #else
4449 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4450                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4451 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4452
4453 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4454
4455 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4456 void __init set_pageblock_order(void)
4457 {
4458         unsigned int order;
4459
4460         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4461         if (pageblock_order)
4462                 return;
4463
4464         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4465                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4466         else
4467                 order = MAX_ORDER - 1;
4468
4469         /*
4470          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4471          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4472          * powerpc.
4473          */
4474         pageblock_order = order;
4475 }
4476 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4477
4478 /*
4479  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4480  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4481  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4482  * the kernel config
4483  */
4484 void __init set_pageblock_order(void)
4485 {
4486 }
4487
4488 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4489
4490 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4491                                                    unsigned long present_pages)
4492 {
4493         unsigned long pages = spanned_pages;
4494
4495         /*
4496          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4497          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4498          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4499          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4500          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4501          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4502          */
4503         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4504             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4505                 pages = present_pages;
4506
4507         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4508 }
4509
4510 /*
4511  * Set up the zone data structures:
4512  *   - mark all pages reserved
4513  *   - mark all memory queues empty
4514  *   - clear the memory bitmaps
4515  *
4516  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4517  */
4518 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4519                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4520 {
4521         enum zone_type j;
4522         int nid = pgdat->node_id;
4523         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4524         int ret;
4525
4526         pgdat_resize_init(pgdat);
4527 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4528         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4529         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4530         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4531 #endif
4532         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4533         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4534         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4535
4536         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4537                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4538                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4539
4540                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4541                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4542                                                                 zholes_size);
4543
4544                 /*
4545                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4546                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4547                  * and per-cpu initialisations
4548                  */
4549                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4550                 if (freesize >= memmap_pages) {
4551                         freesize -= memmap_pages;
4552                         if (memmap_pages)
4553                                 printk(KERN_DEBUG
4554                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4555                                        zone_names[j], memmap_pages);
4556                 } else
4557                         printk(KERN_WARNING
4558                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4559                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4560
4561                 /* Account for reserved pages */
4562                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4563                         freesize -= dma_reserve;
4564                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4565                                         zone_names[0], dma_reserve);
4566                 }
4567
4568                 if (!is_highmem_idx(j))
4569                         nr_kernel_pages += freesize;
4570                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4571                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4572                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4573                 nr_all_pages += freesize;
4574
4575                 zone->spanned_pages = size;
4576                 zone->present_pages = freesize;
4577                 /*
4578                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4579                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4580                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4581                  */
4582                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4583 #ifdef CONFIG_NUMA
4584                 zone->node = nid;
4585                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4586                                                 / 100;
4587                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4588 #endif
4589                 zone->name = zone_names[j];
4590                 spin_lock_init(&zone->lock);
4591                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4592                 zone_seqlock_init(zone);
4593                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4594
4595                 zone_pcp_init(zone);
4596                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4597                 if (!size)
4598                         continue;
4599
4600                 set_pageblock_order();
4601                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4602                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4603                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4604                 BUG_ON(ret);
4605                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4606                 zone_start_pfn += size;
4607         }
4608 }
4609
4610 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4611 {
4612         /* Skip empty nodes */
4613         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4614                 return;
4615
4616 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4617         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4618         if (!pgdat->node_mem_map) {
4619                 unsigned long size, start, end;
4620                 struct page *map;
4621
4622                 /*
4623                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4624                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4625                  * for the buddy allocator to function correctly.
4626                  */
4627                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4628                 end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
4629                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4630                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4631                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4632                 if (!map)
4633                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4634                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4635         }
4636 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4637         /*
4638          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4639          */
4640         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4641                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4642 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4643                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4644                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4645 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4646         }
4647 #endif
4648 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4649 }
4650
4651 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4652                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4653 {
4654         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4655
4656         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4657         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4658
4659         pgdat->node_id = nid;
4660         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4661         init_zone_allows_reclaim(nid);
4662         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4663
4664         alloc_node_mem_map(pgdat);
4665 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4666         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4667                 nid, (unsigned long)pgdat,
4668                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4669 #endif
4670
4671         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4672 }
4673
4674 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4675
4676 #if MAX_NUMNODES > 1
4677 /*
4678  * Figure out the number of possible node ids.
4679  */
4680 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4681 {
4682         unsigned int node;
4683         unsigned int highest = 0;
4684
4685         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4686                 highest = node;
4687         nr_node_ids = highest + 1;
4688 }
4689 #else
4690 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4691 {
4692 }
4693 #endif
4694
4695 /**
4696  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4697  *
4698  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4699  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4700  * all the nodes.
4701  *
4702  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4703  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4704  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4705  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4706  *
4707  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4708  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4709  * populated node map.
4710  *
4711  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4712  * requirement (single node).
4713  */
4714 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4715 {
4716         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4717         unsigned long start, end, mask;
4718         int last_nid = -1;
4719         int i, nid;
4720
4721         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4722                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4723                         last_nid = nid;
4724                         last_end = end;
4725                         continue;
4726                 }
4727
4728                 /*
4729                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4730                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4731                  * too coarse to separate the current node from the last.
4732                  */
4733                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4734                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4735                         mask <<= 1;
4736
4737                 /* accumulate all internode masks */
4738                 accl_mask |= mask;
4739         }
4740
4741         /* convert mask to number of pages */
4742         return ~accl_mask + 1;
4743 }
4744
4745 /* Find the lowest pfn for a node */
4746 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4747 {
4748         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4749         unsigned long start_pfn;
4750         int i;
4751
4752         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4753                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4754
4755         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4756                 printk(KERN_WARNING
4757                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4758                 return 0;
4759         }
4760
4761         return min_pfn;
4762 }
4763
4764 /**
4765  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4766  *
4767  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4768  * add_active_range().
4769  */
4770 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4771 {
4772         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4773 }
4774
4775 /*
4776  * early_calculate_totalpages()
4777  * Sum pages in active regions for movable zone.
4778  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4779  */
4780 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4781 {
4782         unsigned long totalpages = 0;
4783         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4784         int i, nid;
4785
4786         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4787                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4788
4789                 totalpages += pages;
4790                 if (pages)
4791                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4792         }
4793         return totalpages;
4794 }
4795
4796 /*
4797  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4798  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4799  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4800  * others
4801  */
4802 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4803 {
4804         int i, nid;
4805         unsigned long usable_startpfn;
4806         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4807         /* save the state before borrow the nodemask */
4808         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4809         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4810         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4811
4812         /*
4813          * If movablecore was specified, calculate what size of
4814          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4815          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4816          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4817          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4818          * what movablecore would have allowed.
4819          */
4820         if (required_movablecore) {
4821                 unsigned long corepages;
4822
4823                 /*
4824                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4825                  * was requested by the user
4826                  */
4827                 required_movablecore =
4828                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4829                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4830
4831                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4832         }
4833
4834         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4835         if (!required_kernelcore)
4836                 goto out;
4837
4838         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4839         find_usable_zone_for_movable();
4840         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4841
4842 restart:
4843         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4844         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4845         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4846                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4847
4848                 /*
4849                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4850                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4851                  * amount of memory for the kernel
4852                  */
4853                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4854                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4855
4856                 /*
4857                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4858                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4859                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4860                  */
4861                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4862
4863                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4864                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4865                         unsigned long size_pages;
4866
4867                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4868                         if (start_pfn >= end_pfn)
4869                                 continue;
4870
4871                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4872                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4873                                 unsigned long kernel_pages;
4874                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4875                                                                 - start_pfn;
4876
4877                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4878                                                         kernelcore_remaining);
4879                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4880                                                         required_kernelcore);
4881
4882                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4883                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4884
4885                                         /*
4886                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4887                                          * that if we have to rebalance
4888                                          * kernelcore across nodes, we will
4889                                          * not double account here
4890                                          */
4891                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4892                                         continue;
4893                                 }
4894                                 start_pfn = usable_startpfn;
4895                         }
4896
4897                         /*
4898                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4899                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4900                          * number of pages used as kernelcore
4901                          */
4902                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4903                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4904                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4905                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4906
4907                         /*
4908                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4909                          * break if the kernelcore for this node has been
4910                          * satisified
4911                          */
4912                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4913                                                                 size_pages);
4914                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4915                         if (!kernelcore_remaining)
4916                                 break;
4917                 }
4918         }
4919
4920         /*
4921          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4922          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4923          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4924          * satisified
4925          */
4926         usable_nodes--;
4927         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4928                 goto restart;
4929
4930         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4931         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4932                 zone_movable_pfn[nid] =
4933                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4934
4935 out:
4936         /* restore the node_state */
4937         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4938 }
4939
4940 /* Any regular or high memory on that node ? */
4941 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4942 {
4943         enum zone_type zone_type;
4944
4945         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4946                 return;
4947
4948         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4949                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4950                 if (zone->present_pages) {
4951                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4952                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4953                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4954                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4955                         break;
4956                 }
4957         }
4958 }
4959
4960 /**
4961  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4962  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4963  *
4964  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4965  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
4966  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
4967  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
4968  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
4969  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
4970  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
4971  * at arch_max_dma_pfn.
4972  */
4973 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
4974 {
4975         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4976         int i, nid;
4977
4978         /* Record where the zone boundaries are */
4979         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
4980                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
4981         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
4982                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
4983         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
4984         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
4985         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4986                 if (i == ZONE_MOVABLE)
4987                         continue;
4988                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
4989                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
4990                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
4991                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
4992         }
4993         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4994         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
4995
4996         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
4997         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
4998         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
4999
5000         /* Print out the zone ranges */
5001         printk("Zone ranges:\n");
5002         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5003                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5004                         continue;
5005                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5006                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5007                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5008                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5009                 else
5010                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5011                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5012                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5013                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5014         }
5015
5016         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5017         printk("Movable zone start for each node\n");
5018         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5019                 if (zone_movable_pfn[i])
5020                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5021                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5022         }
5023
5024         /* Print out the early node map */
5025         printk("Early memory node ranges\n");
5026         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5027                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5028                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5029
5030         /* Initialise every node */
5031         mminit_verify_pageflags_layout();
5032         setup_nr_node_ids();
5033         for_each_online_node(nid) {
5034                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5035                 free_area_init_node(nid, NULL,
5036                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5037
5038                 /* Any memory on that node */
5039                 if (pgdat->node_present_pages)
5040                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5041                 check_for_memory(pgdat, nid);
5042         }
5043 }
5044
5045 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5046 {
5047         unsigned long long coremem;
5048         if (!p)
5049                 return -EINVAL;
5050
5051         coremem = memparse(p, &p);
5052         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5053
5054         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5055         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5056
5057         return 0;
5058 }
5059
5060 /*
5061  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5062  * cannot be reclaimed or migrated.
5063  */
5064 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5065 {
5066         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5067 }
5068
5069 /*
5070  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5071  * can be reclaimed or migrated.
5072  */
5073 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5074 {
5075         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5076 }
5077
5078 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5079 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5080
5081 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5082
5083 /**
5084  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5085  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5086  *
5087  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5088  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5089  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5090  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5091  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5092  * smaller per-cpu batchsize.
5093  */
5094 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5095 {
5096         dma_reserve = new_dma_reserve;
5097 }
5098
5099 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5100 {
5101         free_area_init_node(0, zones_size,
5102                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5103 }
5104
5105 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5106                                  unsigned long action, void *hcpu)
5107 {
5108         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5109
5110         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5111                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5112                 drain_pages(cpu);
5113
5114                 /*
5115                  * Spill the event counters of the dead processor
5116                  * into the current processors event counters.
5117                  * This artificially elevates the count of the current
5118                  * processor.
5119                  */
5120                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5121
5122                 /*
5123                  * Zero the differential counters of the dead processor
5124                  * so that the vm statistics are consistent.
5125                  *
5126                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5127                  * race with what we are doing.
5128                  */
5129                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5130         }
5131         return NOTIFY_OK;
5132 }
5133
5134 void __init page_alloc_init(void)
5135 {
5136         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5137 }
5138
5139 /*
5140  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5141  *      or min_free_kbytes changes.
5142  */
5143 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5144 {
5145         struct pglist_data *pgdat;
5146         unsigned long reserve_pages = 0;
5147         enum zone_type i, j;
5148
5149         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5150                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5151                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5152                         unsigned long max = 0;
5153
5154                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5155                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5156                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5157                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5158                         }
5159
5160                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5161                         max += high_wmark_pages(zone);
5162
5163                         if (max > zone->present_pages)
5164                                 max = zone->present_pages;
5165                         reserve_pages += max;
5166                         /*
5167                          * Lowmem reserves are not available to
5168                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5169                          * kswapd tries to balance zones to their high
5170                          * watermark.  As a result, neither should be
5171                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5172                          * situation where reclaim has to clean pages
5173                          * in order to balance the zones.
5174                          */
5175                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5176                 }
5177         }
5178         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5179         totalreserve_pages = reserve_pages;
5180 }
5181
5182 /*
5183  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5184  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5185  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5186  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5187  */
5188 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5189 {
5190         struct pglist_data *pgdat;
5191         enum zone_type j, idx;
5192
5193         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5194                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5195                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5196                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
5197
5198                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5199
5200                         idx = j;
5201                         while (idx) {
5202                                 struct zone *lower_zone;
5203
5204                                 idx--;
5205
5206                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5207                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5208
5209                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5210                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
5211                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5212                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
5213                         }
5214                 }
5215         }
5216
5217         /* update totalreserve_pages */
5218         calculate_totalreserve_pages();
5219 }
5220
5221 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5222 {
5223         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5224         unsigned long lowmem_pages = 0;
5225         struct zone *zone;
5226         unsigned long flags;
5227
5228         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5229         for_each_zone(zone) {
5230                 if (!is_highmem(zone))
5231                         lowmem_pages += zone->present_pages;
5232         }
5233
5234         for_each_zone(zone) {
5235                 u64 tmp;
5236
5237                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5238                 tmp = (u64)pages_min * zone->present_pages;
5239                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5240                 if (is_highmem(zone)) {
5241                         /*
5242                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5243                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5244                          * value here.
5245                          *
5246                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5247                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5248                          * not be capped for highmem.
5249                          */
5250                         unsigned long min_pages;
5251
5252                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
5253                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5254                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5255                 } else {
5256                         /*
5257                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5258                          * proportionate to the zone's size.
5259                          */
5260                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5261                 }
5262
5263                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5264                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5265
5266                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5267                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5268         }
5269
5270         /* update totalreserve_pages */
5271         calculate_totalreserve_pages();
5272 }
5273
5274 /**
5275  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5276  * or when memory is hot-{added|removed}
5277  *
5278  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5279  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5280  */
5281 void setup_per_zone_wmarks(void)
5282 {
5283         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5284         __setup_per_zone_wmarks();
5285         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5286 }
5287
5288 /*
5289  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5290  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5291  * to be referenced again before it is swapped out.
5292  *
5293  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5294  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5295  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5296  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5297  *
5298  * total     target    max
5299  * memory    ratio     inactive anon
5300  * -------------------------------------
5301  *   10MB       1         5MB
5302  *  100MB       1        50MB
5303  *    1GB       3       250MB
5304  *   10GB      10       0.9GB
5305  *  100GB      31         3GB
5306  *    1TB     101        10GB
5307  *   10TB     320        32GB
5308  */
5309 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5310 {
5311         unsigned int gb, ratio;
5312
5313         /* Zone size in gigabytes */
5314         gb = zone->present_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5315         if (gb)
5316                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5317         else
5318                 ratio = 1;
5319
5320         zone->inactive_ratio = ratio;
5321 }
5322
5323 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5324 {
5325         struct zone *zone;
5326
5327         for_each_zone(zone)
5328                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5329 }
5330
5331 /*
5332  * Initialise min_free_kbytes.
5333  *
5334  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5335  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5336  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5337  *
5338  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5339  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5340  *
5341  * which yields
5342  *
5343  * 16MB:        512k
5344  * 32MB:        724k
5345  * 64MB:        1024k
5346  * 128MB:       1448k
5347  * 256MB:       2048k
5348  * 512MB:       2896k
5349  * 1024MB:      4096k
5350  * 2048MB:      5792k
5351  * 4096MB:      8192k
5352  * 8192MB:      11584k
5353  * 16384MB:     16384k
5354  */
5355 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5356 {
5357         unsigned long lowmem_kbytes;
5358
5359         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5360
5361         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5362         if (min_free_kbytes < 128)
5363                 min_free_kbytes = 128;
5364         if (min_free_kbytes > 65536)
5365                 min_free_kbytes = 65536;
5366         setup_per_zone_wmarks();
5367         refresh_zone_stat_thresholds();
5368         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5369         setup_per_zone_inactive_ratio();
5370         return 0;
5371 }
5372 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5373
5374 /*
5375  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5376  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5377  *      changes.
5378  */
5379 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5380         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5381 {
5382         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5383         if (write)
5384                 setup_per_zone_wmarks();
5385         return 0;
5386 }
5387
5388 #ifdef CONFIG_NUMA
5389 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5390         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5391 {
5392         struct zone *zone;
5393         int rc;
5394
5395         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5396         if (rc)
5397                 return rc;
5398
5399         for_each_zone(zone)
5400                 zone->min_unmapped_pages = (zone->present_pages *
5401                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5402         return 0;
5403 }
5404
5405 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5406         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5407 {
5408         struct zone *zone;
5409         int rc;
5410
5411         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5412         if (rc)
5413                 return rc;
5414
5415         for_each_zone(zone)
5416                 zone->min_slab_pages = (zone->present_pages *
5417                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5418         return 0;
5419 }
5420 #endif
5421
5422 /*
5423  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5424  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5425  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5426  *
5427  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5428  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5429  * if in function of the boot time zone sizes.
5430  */
5431 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5432         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5433 {
5434         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5435         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5436         return 0;
5437 }
5438
5439 /*
5440  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5441  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5442  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5443  */
5444
5445 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5446         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5447 {
5448         struct zone *zone;
5449         unsigned int cpu;
5450         int ret;
5451
5452         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5453         if (!write || (ret < 0))
5454                 return ret;
5455         for_each_populated_zone(zone) {
5456                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5457                         unsigned long  high;
5458                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
5459                         setup_pagelist_highmark(
5460                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5461                 }
5462         }
5463         return 0;
5464 }
5465
5466 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5467
5468 #ifdef CONFIG_NUMA
5469 static int __init set_hashdist(char *str)
5470 {
5471         if (!str)
5472                 return 0;
5473         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5474         return 1;
5475 }
5476 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5477 #endif
5478
5479 /*
5480  * allocate a large system hash table from bootmem
5481  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5482  *   quantity of entries
5483  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5484  */
5485 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5486                                      unsigned long bucketsize,
5487                                      unsigned long numentries,
5488                                      int scale,
5489                                      int flags,
5490                                      unsigned int *_hash_shift,
5491                                      unsigned int *_hash_mask,
5492                                      unsigned long low_limit,
5493                                      unsigned long high_limit)
5494 {
5495         unsigned long long max = high_limit;
5496         unsigned long log2qty, size;
5497         void *table = NULL;
5498
5499         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5500         if (!numentries) {
5501                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5502                 numentries = nr_kernel_pages;
5503                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5504                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5505                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5506
5507                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5508                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5509                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5510                 else
5511                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5512
5513                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5514                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5515                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5516                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5517                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5518                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5519                                 BUG_ON(!numentries);
5520                         }
5521                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5522                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5523         }
5524         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5525
5526         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5527         if (max == 0) {
5528                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5529                 do_div(max, bucketsize);
5530         }
5531         max = min(max, 0x80000000ULL);
5532
5533         if (numentries < low_limit)
5534                 numentries = low_limit;
5535         if (numentries > max)
5536                 numentries = max;
5537
5538         log2qty = ilog2(numentries);
5539
5540         do {
5541                 size = bucketsize << log2qty;
5542                 if (flags & HASH_EARLY)
5543                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5544                 else if (hashdist)
5545                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5546                 else {
5547                         /*
5548                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5549                          * some pages at the end of hash table which
5550                          * alloc_pages_exact() automatically does
5551                          */
5552                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5553                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5554                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5555                         }
5556                 }
5557         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5558
5559         if (!table)
5560                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5561
5562         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5563                tablename,
5564                (1UL << log2qty),
5565                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5566                size);
5567
5568         if (_hash_shift)
5569                 *_hash_shift = log2qty;
5570         if (_hash_mask)
5571                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5572
5573         return table;
5574 }
5575
5576 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5577 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5578                                                         unsigned long pfn)
5579 {
5580 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5581         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5582 #else
5583         return zone->pageblock_flags;
5584 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5585 }
5586
5587 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5588 {
5589 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5590         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5591         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5592 #else
5593         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5594         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5595 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5596 }
5597
5598 /**
5599  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5600  * @page: The page within the block of interest
5601  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5602  * @end_bitidx: The last bit of interest
5603  * returns pageblock_bits flags
5604  */
5605 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5606                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5607 {
5608         struct zone *zone;
5609         unsigned long *bitmap;
5610         unsigned long pfn, bitidx;
5611         unsigned long flags = 0;
5612         unsigned long value = 1;
5613
5614         zone = page_zone(page);
5615         pfn = page_to_pfn(page);
5616         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5617         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5618
5619         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5620                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5621                         flags |= value;
5622
5623         return flags;
5624 }
5625
5626 /**
5627  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5628  * @page: The page within the block of interest
5629  * @start_bitidx: The first bit of interest
5630  * @end_bitidx: The last bit of interest
5631  * @flags: The flags to set
5632  */
5633 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5634                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5635 {
5636         struct zone *zone;
5637         unsigned long *bitmap;
5638         unsigned long pfn, bitidx;
5639         unsigned long value = 1;
5640
5641         zone = page_zone(page);
5642         pfn = page_to_pfn(page);
5643         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5644         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5645         VM_BUG_ON(pfn < zone->zone_start_pfn);
5646         VM_BUG_ON(pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages);
5647
5648         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5649                 if (flags & value)
5650                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5651                 else
5652                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5653 }
5654
5655 /*
5656  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5657  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5658  *
5659  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5660  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5661  * expect this function should be exact.
5662  */
5663 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5664                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5665 {
5666         unsigned long pfn, iter, found;
5667         int mt;
5668
5669         /*
5670          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5671          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5672          */
5673         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5674                 return false;
5675         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5676         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5677                 return false;
5678
5679         pfn = page_to_pfn(page);
5680         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5681                 unsigned long check = pfn + iter;
5682
5683                 if (!pfn_valid_within(check))
5684                         continue;
5685
5686                 page = pfn_to_page(check);
5687                 /*
5688                  * We can't use page_count without pin a page
5689                  * because another CPU can free compound page.
5690                  * This check already skips compound tails of THP
5691                  * because their page->_count is zero at all time.
5692                  */
5693                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5694                         if (PageBuddy(page))
5695                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5696                         continue;
5697                 }
5698
5699                 /*
5700                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5701                  * page_count() is not 0.
5702                  */
5703                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5704                         continue;
5705
5706                 if (!PageLRU(page))
5707                         found++;
5708                 /*
5709                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5710                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5711                  * and it still to be fixed.
5712                  */
5713                 /*
5714                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5715                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5716                  *
5717                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5718                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5719                  * page at boot.
5720                  */
5721                 if (found > count)
5722                         return true;
5723         }
5724         return false;
5725 }
5726
5727 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5728 {
5729         struct zone *zone;
5730         unsigned long pfn;
5731
5732         /*
5733          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5734          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5735          * the zone but still within the section.
5736          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5737          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5738          */
5739         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5740                 return false;
5741
5742         zone = page_zone(page);
5743         pfn = page_to_pfn(page);
5744         if (zone->zone_start_pfn > pfn ||
5745                         zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages <= pfn)
5746                 return false;
5747
5748         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5749 }
5750
5751 #ifdef CONFIG_CMA
5752
5753 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5754 {
5755         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5756                              pageblock_nr_pages) - 1);
5757 }
5758
5759 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5760 {
5761         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5762                                 pageblock_nr_pages));
5763 }
5764
5765 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5766 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5767                                         unsigned long start, unsigned long end)
5768 {
5769         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5770         unsigned long nr_reclaimed;
5771         unsigned long pfn = start;
5772         unsigned int tries = 0;
5773         int ret = 0;
5774
5775         migrate_prep();
5776
5777         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5778                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5779                         ret = -EINTR;
5780                         break;
5781                 }
5782
5783                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5784                         cc->nr_migratepages = 0;
5785                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5786                                                          pfn, end, true);
5787                         if (!pfn) {
5788                                 ret = -EINTR;
5789                                 break;
5790                         }
5791                         tries = 0;
5792                 } else if (++tries == 5) {
5793                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5794                         break;
5795                 }
5796
5797                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5798                                                         &cc->migratepages);
5799                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5800
5801                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages,
5802                                     alloc_migrate_target,
5803                                     0, false, MIGRATE_SYNC,
5804                                     MR_CMA);
5805         }
5806         if (ret < 0) {
5807                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5808                 return ret;
5809         }
5810         return 0;
5811 }
5812
5813 /**
5814  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5815  * @start:      start PFN to allocate
5816  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5817  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5818  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5819  *                      in range must have the same migratetype and it must
5820  *                      be either of the two.
5821  *
5822  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5823  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5824  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5825  * pages fall in.
5826  *
5827  * The PFN range must belong to a single zone.
5828  *
5829  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5830  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5831  * need to be freed with free_contig_range().
5832  */
5833 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5834                        unsigned migratetype)
5835 {
5836         unsigned long outer_start, outer_end;
5837         int ret = 0, order;
5838
5839         struct compact_control cc = {
5840                 .nr_migratepages = 0,
5841                 .order = -1,
5842                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5843                 .sync = true,
5844                 .ignore_skip_hint = true,
5845         };
5846         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5847
5848         /*
5849          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5850          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5851          * have different sizes, and due to the way page allocator
5852          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5853          * that page allocator won't try to merge buddies from
5854          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5855          * other migration type.
5856          *
5857          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5858          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5859          * we are interested in).  This will put all the pages in
5860          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5861          *
5862          * When this is done, we take the pages in range from page
5863          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5864          * page allocator will never consider using them.
5865          *
5866          * This lets us mark the pageblocks back as
5867          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5868          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5869          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5870          */
5871
5872         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5873                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5874                                        false);
5875         if (ret)
5876                 return ret;
5877
5878         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5879         if (ret)
5880                 goto done;
5881
5882         /*
5883          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5884          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5885          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5886          * What we are going to do is to allocate all pages from
5887          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5888          *
5889          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5890          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5891          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5892          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5893          * once this is done free the pages we are not interested in.
5894          *
5895          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5896          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5897          */
5898
5899         lru_add_drain_all();
5900         drain_all_pages();
5901
5902         order = 0;
5903         outer_start = start;
5904         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5905                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5906                         ret = -EBUSY;
5907                         goto done;
5908                 }
5909                 outer_start &= ~0UL << order;
5910         }
5911
5912         /* Make sure the range is really isolated. */
5913         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5914                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5915                        outer_start, end);
5916                 ret = -EBUSY;
5917                 goto done;
5918         }
5919
5920
5921         /* Grab isolated pages from freelists. */
5922         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5923         if (!outer_end) {
5924                 ret = -EBUSY;
5925                 goto done;
5926         }
5927
5928         /* Free head and tail (if any) */
5929         if (start != outer_start)
5930                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5931         if (end != outer_end)
5932                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5933
5934 done:
5935         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5936                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5937         return ret;
5938 }
5939
5940 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5941 {
5942         unsigned int count = 0;
5943
5944         for (; nr_pages--; pfn++) {
5945                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5946
5947                 count += page_count(page) != 1;
5948                 __free_page(page);
5949         }
5950         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
5951 }
5952 #endif
5953
5954 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5955 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5956 {
5957         struct zone *zone = data;
5958         int cpu;
5959         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5960
5961         for_each_possible_cpu(cpu) {
5962                 struct per_cpu_pageset *pset;
5963                 struct per_cpu_pages *pcp;
5964
5965                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5966                 pcp = &pset->pcp;
5967
5968                 local_irq_save(flags);
5969                 if (pcp->count > 0)
5970                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
5971                 drain_zonestat(zone, pset);
5972                 setup_pageset(pset, batch);
5973                 local_irq_restore(flags);
5974         }
5975         return 0;
5976 }
5977
5978 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
5979 {
5980         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
5981 }
5982 #endif
5983
5984 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
5985 {
5986         unsigned long flags;
5987         int cpu;
5988         struct per_cpu_pageset *pset;
5989
5990         /* avoid races with drain_pages()  */
5991         local_irq_save(flags);
5992         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
5993                 for_each_online_cpu(cpu) {
5994                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5995                         drain_zonestat(zone, pset);
5996                 }
5997                 free_percpu(zone->pageset);
5998                 zone->pageset = &boot_pageset;
5999         }
6000         local_irq_restore(flags);
6001 }
6002
6003 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6004 /*
6005  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6006  */
6007 void
6008 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6009 {
6010         struct page *page;
6011         struct zone *zone;
6012         int order, i;
6013         unsigned long pfn;
6014         unsigned long flags;
6015         /* find the first valid pfn */
6016         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6017                 if (pfn_valid(pfn))
6018                         break;
6019         if (pfn == end_pfn)
6020                 return;
6021         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6022         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6023         pfn = start_pfn;
6024         while (pfn < end_pfn) {
6025                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6026                         pfn++;
6027                         continue;
6028                 }
6029                 page = pfn_to_page(pfn);
6030                 /*
6031                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6032                  * page_count() is not 0.
6033                  */
6034                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6035                         pfn++;
6036                         SetPageReserved(page);
6037                         continue;
6038                 }
6039
6040                 BUG_ON(page_count(page));
6041                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6042                 order = page_order(page);
6043 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6044                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6045                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6046 #endif
6047                 list_del(&page->lru);
6048                 rmv_page_order(page);
6049                 zone->free_area[order].nr_free--;
6050                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6051                         SetPageReserved((page+i));
6052                 pfn += (1 << order);
6053         }
6054         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6055 }
6056 #endif
6057
6058 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6059 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6060 {
6061         struct zone *zone = page_zone(page);
6062         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6063         unsigned long flags;
6064         int order;
6065
6066         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6067         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6068                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6069
6070                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6071                         break;
6072         }
6073         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6074
6075         return order < MAX_ORDER;
6076 }
6077 #endif
6078
6079 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6080         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6081         {1UL << PG_error,               "error"         },
6082         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6083         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6084         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6085         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6086         {1UL << PG_active,              "active"        },
6087         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6088         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6089         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6090         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6091         {1UL << PG_private,             "private"       },
6092         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6093         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6094 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6095         {1UL << PG_head,                "head"          },
6096         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6097 #else
6098         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6099 #endif
6100         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6101         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6102         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6103         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6104         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6105 #ifdef CONFIG_MMU
6106         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6107 #endif
6108 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6109         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6110 #endif
6111 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6112         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6113 #endif
6114 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6115         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6116 #endif
6117 };
6118
6119 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6120 {
6121         const char *delim = "";
6122         unsigned long mask;
6123         int i;
6124
6125         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6126
6127         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6128
6129         /* remove zone id */
6130         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6131
6132         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6133
6134                 mask = pageflag_names[i].mask;
6135                 if ((flags & mask) != mask)
6136                         continue;
6137
6138                 flags &= ~mask;
6139                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6140                 delim = "|";
6141         }
6142
6143         /* check for left over flags */
6144         if (flags)
6145                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6146
6147         printk(")\n");
6148 }
6149
6150 void dump_page(struct page *page)
6151 {
6152         printk(KERN_ALERT
6153                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6154                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6155                 page->mapping, page->index);
6156         dump_page_flags(page->flags);
6157         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6158 }