72da11c6804d203e38d77d2cd7688b9dd73fcdd2
[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         unsigned long sp, start_pfn;
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
248                 sp = zone->spanned_pages;
249                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         if (ret)
254                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
255                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
256
257         return ret;
258 }
259
260 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
263                 return 0;
264         if (zone != page_zone(page))
265                 return 0;
266
267         return 1;
268 }
269 /*
270  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
271  */
272 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
275                 return 1;
276         if (!page_is_consistent(zone, page))
277                 return 1;
278
279         return 0;
280 }
281 #else
282 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         return 0;
285 }
286 #endif
287
288 static void bad_page(struct page *page)
289 {
290         static unsigned long resume;
291         static unsigned long nr_shown;
292         static unsigned long nr_unshown;
293
294         /* Don't complain about poisoned pages */
295         if (PageHWPoison(page)) {
296                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
297                 return;
298         }
299
300         /*
301          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
302          * or allow a steady drip of one report per second.
303          */
304         if (nr_shown == 60) {
305                 if (time_before(jiffies, resume)) {
306                         nr_unshown++;
307                         goto out;
308                 }
309                 if (nr_unshown) {
310                         printk(KERN_ALERT
311                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
312                                 nr_unshown);
313                         nr_unshown = 0;
314                 }
315                 nr_shown = 0;
316         }
317         if (nr_shown++ == 0)
318                 resume = jiffies + 60 * HZ;
319
320         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
321                 current->comm, page_to_pfn(page));
322         dump_page(page);
323
324         print_modules();
325         dump_stack();
326 out:
327         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
328         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
329         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
330 }
331
332 /*
333  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
334  *
335  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
336  *
337  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
338  *
339  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
340  * pointing at the head page.
341  *
342  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
343  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
344  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
345  */
346
347 static void free_compound_page(struct page *page)
348 {
349         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
350 }
351
352 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
353 {
354         int i;
355         int nr_pages = 1 << order;
356
357         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
358         set_compound_order(page, order);
359         __SetPageHead(page);
360         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
361                 struct page *p = page + i;
362                 __SetPageTail(p);
363                 set_page_count(p, 0);
364                 p->first_page = page;
365         }
366 }
367
368 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
369 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
370 {
371         int i;
372         int nr_pages = 1 << order;
373         int bad = 0;
374
375         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- nyc
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
542
543         if (unlikely(PageCompound(page)))
544                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
545                         return;
546
547         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
548
549         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
550
551         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
552         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
553
554         while (order < MAX_ORDER-1) {
555                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
556                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
557                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
558                         break;
559                 /*
560                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
561                  * merge with it and move up one order.
562                  */
563                 if (page_is_guard(buddy)) {
564                         clear_page_guard_flag(buddy);
565                         set_page_private(page, 0);
566                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
567                                                   migratetype);
568                 } else {
569                         list_del(&buddy->lru);
570                         zone->free_area[order].nr_free--;
571                         rmv_page_order(buddy);
572                 }
573                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
574                 page = page + (combined_idx - page_idx);
575                 page_idx = combined_idx;
576                 order++;
577         }
578         set_page_order(page, order);
579
580         /*
581          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
582          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
583          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
584          * that is happening, add the free page to the tail of the list
585          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
586          * as a higher order page
587          */
588         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
589                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
590                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
591                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
593                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
594                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
595                         list_add_tail(&page->lru,
596                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597                         goto out;
598                 }
599         }
600
601         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
602 out:
603         zone->free_area[order].nr_free++;
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         page_nid_reset_last(page);
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
668
669                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
670                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
671                         list_del(&page->lru);
672                         mt = get_freepage_migratetype(page);
673                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
674                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
675                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
676                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
677                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
678                                 if (is_migrate_cma(mt))
679                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
680                         }
681                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
682         }
683         spin_unlock(&zone->lock);
684 }
685
686 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
687                                 int migratetype)
688 {
689         spin_lock(&zone->lock);
690         zone->all_unreclaimable = 0;
691         zone->pages_scanned = 0;
692
693         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
694         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
695                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
696         spin_unlock(&zone->lock);
697 }
698
699 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
700 {
701         int i;
702         int bad = 0;
703
704         trace_mm_page_free(page, order);
705         kmemcheck_free_shadow(page, order);
706
707         if (PageAnon(page))
708                 page->mapping = NULL;
709         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
710                 bad += free_pages_check(page + i);
711         if (bad)
712                 return false;
713
714         if (!PageHighMem(page)) {
715                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
716                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
717                                            PAGE_SIZE << order);
718         }
719         arch_free_page(page, order);
720         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
721
722         return true;
723 }
724
725 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
726 {
727         unsigned long flags;
728         int migratetype;
729
730         if (!free_pages_prepare(page, order))
731                 return;
732
733         local_irq_save(flags);
734         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
735         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
736         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
737         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
738         local_irq_restore(flags);
739 }
740
741 /*
742  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
743  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
744  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
745  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
746  * put_page_bootmem() to serialize writers.
747  */
748 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         unsigned int nr_pages = 1 << order;
751         unsigned int loop;
752
753         prefetchw(page);
754         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
755                 struct page *p = &page[loop];
756
757                 if (loop + 1 < nr_pages)
758                         prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762
763         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
764         set_page_refcounted(page);
765         __free_pages(page, order);
766 }
767
768 #ifdef CONFIG_CMA
769 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
770 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
771 {
772         unsigned i = pageblock_nr_pages;
773         struct page *p = page;
774
775         do {
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         } while (++p, --i);
779
780         set_page_refcounted(page);
781         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
782         __free_pages(page, pageblock_order);
783         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
785         if (PageHighMem(page))
786                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
787 #endif
788 }
789 #endif
790
791 /*
792  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
793  * Please do not alter this order without good reasons and regression
794  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
795  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
796  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
797  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
798  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
799  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
800  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
801  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
806         int low, int high, struct free_area *area,
807         int migratetype)
808 {
809         unsigned long size = 1 << high;
810
811         while (high > low) {
812                 area--;
813                 high--;
814                 size >>= 1;
815                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
816
817 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
818                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
819                         /*
820                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
821                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
822                          * Corresponding page table entries will not be touched,
823                          * pages will stay not present in virtual address space
824                          */
825                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
826                         set_page_guard_flag(&page[size]);
827                         set_page_private(&page[size], high);
828                         /* Guard pages are not available for any usage */
829                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
830                                                   migratetype);
831                         continue;
832                 }
833 #endif
834                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
835                 area->nr_free++;
836                 set_page_order(&page[size], high);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * This page is about to be returned from the page allocator
842  */
843 static inline int check_new_page(struct page *page)
844 {
845         if (unlikely(page_mapcount(page) |
846                 (page->mapping != NULL)  |
847                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
848                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
849                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
850                 bad_page(page);
851                 return 1;
852         }
853         return 0;
854 }
855
856 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
857 {
858         int i;
859
860         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
861                 struct page *p = page + i;
862                 if (unlikely(check_new_page(p)))
863                         return 1;
864         }
865
866         set_page_private(page, 0);
867         set_page_refcounted(page);
868
869         arch_alloc_page(page, order);
870         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
871
872         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
873                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
874
875         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
876                 prep_compound_page(page, order);
877
878         return 0;
879 }
880
881 /*
882  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
883  * the smallest available page from the freelists
884  */
885 static inline
886 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned int current_order;
890         struct free_area * area;
891         struct page *page;
892
893         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
894         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
895                 area = &(zone->free_area[current_order]);
896                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
897                         continue;
898
899                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
900                                                         struct page, lru);
901                 list_del(&page->lru);
902                 rmv_page_order(page);
903                 area->nr_free--;
904                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
905                 return page;
906         }
907
908         return NULL;
909 }
910
911
912 /*
913  * This array describes the order lists are fallen back to when
914  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
915  */
916 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
917         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919 #ifdef CONFIG_CMA
920         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
921         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
922 #else
923         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
924 #endif
925         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
927         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
928 #endif
929 };
930
931 /*
932  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
933  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
934  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
935  */
936 int move_freepages(struct zone *zone,
937                           struct page *start_page, struct page *end_page,
938                           int migratetype)
939 {
940         struct page *page;
941         unsigned long order;
942         int pages_moved = 0;
943
944 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
945         /*
946          * page_zone is not safe to call in this context when
947          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
948          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
949          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
950          * grouping pages by mobility
951          */
952         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
953 #endif
954
955         for (page = start_page; page <= end_page;) {
956                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
957                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
958
959                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
960                         page++;
961                         continue;
962                 }
963
964                 if (!PageBuddy(page)) {
965                         page++;
966                         continue;
967                 }
968
969                 order = page_order(page);
970                 list_move(&page->lru,
971                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
972                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
973                 page += 1 << order;
974                 pages_moved += 1 << order;
975         }
976
977         return pages_moved;
978 }
979
980 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
981                                 int migratetype)
982 {
983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
984         struct page *start_page, *end_page;
985
986         start_pfn = page_to_pfn(page);
987         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
988         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
989         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
990         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
991
992         /* Do not cross zone boundaries */
993         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
994                 start_page = page;
995         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
996                 return 0;
997
998         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
999 }
1000
1001 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1002                                         int start_order, int migratetype)
1003 {
1004         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1005
1006         while (nr_pageblocks--) {
1007                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1008                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1009         }
1010 }
1011
1012 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1013 static inline struct page *
1014 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1015 {
1016         struct free_area * area;
1017         int current_order;
1018         struct page *page;
1019         int migratetype, i;
1020
1021         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1022         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1023                                                 --current_order) {
1024                 for (i = 0;; i++) {
1025                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1026
1027                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1028                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1029                                 break;
1030
1031                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1032                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1033                                 continue;
1034
1035                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1036                                         struct page, lru);
1037                         area->nr_free--;
1038
1039                         /*
1040                          * If breaking a large block of pages, move all free
1041                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1042                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1043                          * aggressive about taking ownership of free pages
1044                          *
1045                          * On the other hand, never change migration
1046                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1047                          * pages on different free lists. We don't
1048                          * want unmovable pages to be allocated from
1049                          * MIGRATE_CMA areas.
1050                          */
1051                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1052                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1053                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1054                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1055                                 int pages;
1056                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1057                                                                 start_migratetype);
1058
1059                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1060                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1061                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1062                                         set_pageblock_migratetype(page,
1063                                                                 start_migratetype);
1064
1065                                 migratetype = start_migratetype;
1066                         }
1067
1068                         /* Remove the page from the freelists */
1069                         list_del(&page->lru);
1070                         rmv_page_order(page);
1071
1072                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1073                         if (current_order >= pageblock_order &&
1074                             !is_migrate_cma(migratetype))
1075                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1076                                                         start_migratetype);
1077
1078                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1079                                is_migrate_cma(migratetype)
1080                              ? migratetype : start_migratetype);
1081
1082                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1083                                 start_migratetype, migratetype);
1084
1085                         return page;
1086                 }
1087         }
1088
1089         return NULL;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1094  * Call me with the zone->lock already held.
1095  */
1096 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1097                                                 int migratetype)
1098 {
1099         struct page *page;
1100
1101 retry_reserve:
1102         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1103
1104         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1105                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1106
1107                 /*
1108                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1109                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1110                  * and we want just one call site
1111                  */
1112                 if (!page) {
1113                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1114                         goto retry_reserve;
1115                 }
1116         }
1117
1118         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1119         return page;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1124  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1125  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1126  */
1127 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1128                         unsigned long count, struct list_head *list,
1129                         int migratetype, int cold)
1130 {
1131         int mt = migratetype, i;
1132
1133         spin_lock(&zone->lock);
1134         for (i = 0; i < count; ++i) {
1135                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1136                 if (unlikely(page == NULL))
1137                         break;
1138
1139                 /*
1140                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1141                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1142                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1143                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1144                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1145                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1146                  * properly.
1147                  */
1148                 if (likely(cold == 0))
1149                         list_add(&page->lru, list);
1150                 else
1151                         list_add_tail(&page->lru, list);
1152                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1153                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1155                                 mt = migratetype;
1156                 }
1157                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1158                 list = &page->lru;
1159                 if (is_migrate_cma(mt))
1160                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1161                                               -(1 << order));
1162         }
1163         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1164         spin_unlock(&zone->lock);
1165         return i;
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_NUMA
1169 /*
1170  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1171  * currently executing processor on remote nodes after they have
1172  * expired.
1173  *
1174  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1175  * a single processor.
1176  */
1177 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         int to_drain;
1181
1182         local_irq_save(flags);
1183         if (pcp->count >= pcp->batch)
1184                 to_drain = pcp->batch;
1185         else
1186                 to_drain = pcp->count;
1187         if (to_drain > 0) {
1188                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1189                 pcp->count -= to_drain;
1190         }
1191         local_irq_restore(flags);
1192 }
1193 #endif
1194
1195 /*
1196  * Drain pages of the indicated processor.
1197  *
1198  * The processor must either be the current processor and the
1199  * thread pinned to the current processor or a processor that
1200  * is not online.
1201  */
1202 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1203 {
1204         unsigned long flags;
1205         struct zone *zone;
1206
1207         for_each_populated_zone(zone) {
1208                 struct per_cpu_pageset *pset;
1209                 struct per_cpu_pages *pcp;
1210
1211                 local_irq_save(flags);
1212                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1213
1214                 pcp = &pset->pcp;
1215                 if (pcp->count) {
1216                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1217                         pcp->count = 0;
1218                 }
1219                 local_irq_restore(flags);
1220         }
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1225  */
1226 void drain_local_pages(void *arg)
1227 {
1228         drain_pages(smp_processor_id());
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1233  *
1234  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1235  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1236  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1237  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1238  * before the call to on_each_cpu_mask().
1239  */
1240 void drain_all_pages(void)
1241 {
1242         int cpu;
1243         struct per_cpu_pageset *pcp;
1244         struct zone *zone;
1245
1246         /*
1247          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1248          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1249          */
1250         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1251
1252         /*
1253          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1254          * as offline notification will cause the notified
1255          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1256          * disables preemption as part of its processing
1257          */
1258         for_each_online_cpu(cpu) {
1259                 bool has_pcps = false;
1260                 for_each_populated_zone(zone) {
1261                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1262                         if (pcp->pcp.count) {
1263                                 has_pcps = true;
1264                                 break;
1265                         }
1266                 }
1267                 if (has_pcps)
1268                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1269                 else
1270                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1271         }
1272         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1273 }
1274
1275 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1276
1277 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1278 {
1279         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1280         unsigned long flags;
1281         int order, t;
1282         struct list_head *curr;
1283
1284         if (!zone->spanned_pages)
1285                 return;
1286
1287         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1288
1289         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1290         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1291                 if (pfn_valid(pfn)) {
1292                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1293
1294                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1295                                 swsusp_unset_page_free(page);
1296                 }
1297
1298         for_each_migratetype_order(order, t) {
1299                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1300                         unsigned long i;
1301
1302                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1303                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1304                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1305                 }
1306         }
1307         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1308 }
1309 #endif /* CONFIG_PM */
1310
1311 /*
1312  * Free a 0-order page
1313  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1314  */
1315 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1316 {
1317         struct zone *zone = page_zone(page);
1318         struct per_cpu_pages *pcp;
1319         unsigned long flags;
1320         int migratetype;
1321
1322         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1323                 return;
1324
1325         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1326         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1327         local_irq_save(flags);
1328         __count_vm_event(PGFREE);
1329
1330         /*
1331          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1332          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1333          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1334          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1335          * excessively into the page allocator
1336          */
1337         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1338                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1339                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1340                         goto out;
1341                 }
1342                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1343         }
1344
1345         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1346         if (cold)
1347                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1348         else
1349                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1350         pcp->count++;
1351         if (pcp->count >= pcp->high) {
1352                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1353                 pcp->count -= pcp->batch;
1354         }
1355
1356 out:
1357         local_irq_restore(flags);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Free a list of 0-order pages
1362  */
1363 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1364 {
1365         struct page *page, *next;
1366
1367         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1368                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1369                 free_hot_cold_page(page, cold);
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1375  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1376  * Each sub-page must be freed individually.
1377  *
1378  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1379  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1380  */
1381 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1382 {
1383         int i;
1384
1385         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1386         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1387
1388 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1389         /*
1390          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1391          * otherwise free the whole shadow.
1392          */
1393         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1394                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1395 #endif
1396
1397         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1398                 set_page_refcounted(page + i);
1399 }
1400 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1401
1402 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1403 {
1404         unsigned long watermark;
1405         struct zone *zone;
1406         int mt;
1407
1408         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1409
1410         zone = page_zone(page);
1411         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1412
1413         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1414                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1415                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1416                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1417                         return 0;
1418
1419                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1420         }
1421
1422         /* Remove page from free list */
1423         list_del(&page->lru);
1424         zone->free_area[order].nr_free--;
1425         rmv_page_order(page);
1426
1427         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1428         if (order >= pageblock_order - 1) {
1429                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1430                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1431                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1432                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1433                                 set_pageblock_migratetype(page,
1434                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1435                 }
1436         }
1437
1438         return 1UL << order;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1443  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1444  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1445  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1446  * are enabled.
1447  *
1448  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1449  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1450  */
1451 int split_free_page(struct page *page)
1452 {
1453         unsigned int order;
1454         int nr_pages;
1455
1456         order = page_order(page);
1457
1458         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1459         if (!nr_pages)
1460                 return 0;
1461
1462         /* Split into individual pages */
1463         set_page_refcounted(page);
1464         split_page(page, order);
1465         return nr_pages;
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1470  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1471  * or two.
1472  */
1473 static inline
1474 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1475                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1476                         int migratetype)
1477 {
1478         unsigned long flags;
1479         struct page *page;
1480         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1481
1482 again:
1483         if (likely(order == 0)) {
1484                 struct per_cpu_pages *pcp;
1485                 struct list_head *list;
1486
1487                 local_irq_save(flags);
1488                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1489                 list = &pcp->lists[migratetype];
1490                 if (list_empty(list)) {
1491                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1492                                         pcp->batch, list,
1493                                         migratetype, cold);
1494                         if (unlikely(list_empty(list)))
1495                                 goto failed;
1496                 }
1497
1498                 if (cold)
1499                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1500                 else
1501                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1502
1503                 list_del(&page->lru);
1504                 pcp->count--;
1505         } else {
1506                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1507                         /*
1508                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1509                          *
1510                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1511                          * properly detect and handle allocation failures.
1512                          *
1513                          * We most definitely don't want callers attempting to
1514                          * allocate greater than order-1 page units with
1515                          * __GFP_NOFAIL.
1516                          */
1517                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1518                 }
1519                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1520                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1521                 spin_unlock(&zone->lock);
1522                 if (!page)
1523                         goto failed;
1524                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1525                                           get_pageblock_migratetype(page));
1526         }
1527
1528         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1529         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1530         local_irq_restore(flags);
1531
1532         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1533         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1534                 goto again;
1535         return page;
1536
1537 failed:
1538         local_irq_restore(flags);
1539         return NULL;
1540 }
1541
1542 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1543
1544 static struct {
1545         struct fault_attr attr;
1546
1547         u32 ignore_gfp_highmem;
1548         u32 ignore_gfp_wait;
1549         u32 min_order;
1550 } fail_page_alloc = {
1551         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1552         .ignore_gfp_wait = 1,
1553         .ignore_gfp_highmem = 1,
1554         .min_order = 1,
1555 };
1556
1557 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1558 {
1559         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1560 }
1561 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1562
1563 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1564 {
1565         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1566                 return false;
1567         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1568                 return false;
1569         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1570                 return false;
1571         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1572                 return false;
1573
1574         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1575 }
1576
1577 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1578
1579 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1580 {
1581         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1582         struct dentry *dir;
1583
1584         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1585                                         &fail_page_alloc.attr);
1586         if (IS_ERR(dir))
1587                 return PTR_ERR(dir);
1588
1589         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1591                 goto fail;
1592         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1594                 goto fail;
1595         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1596                                 &fail_page_alloc.min_order))
1597                 goto fail;
1598
1599         return 0;
1600 fail:
1601         debugfs_remove_recursive(dir);
1602
1603         return -ENOMEM;
1604 }
1605
1606 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1607
1608 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1609
1610 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1611
1612 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1613 {
1614         return false;
1615 }
1616
1617 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1618
1619 /*
1620  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1621  * of the allocation.
1622  */
1623 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1624                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1625 {
1626         /* free_pages my go negative - that's OK */
1627         long min = mark;
1628         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1629         int o;
1630
1631         free_pages -= (1 << order) - 1;
1632         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1633                 min -= min / 2;
1634         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1635                 min -= min / 4;
1636 #ifdef CONFIG_CMA
1637         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1638         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1639                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1640 #endif
1641         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1642                 return false;
1643         for (o = 0; o < order; o++) {
1644                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1645                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1646
1647                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1648                 min >>= 1;
1649
1650                 if (free_pages <= min)
1651                         return false;
1652         }
1653         return true;
1654 }
1655
1656 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1657                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1658 {
1659         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1660                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1661 }
1662
1663 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1664                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1665 {
1666         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1667
1668         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1669                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1670
1671         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1672                                                                 free_pages);
1673 }
1674
1675 #ifdef CONFIG_NUMA
1676 /*
1677  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1678  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1679  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1680  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1681  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1682  *
1683  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1684  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1685  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1686  *
1687  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1688  * nothing and returns NULL.
1689  *
1690  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1691  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1692  *
1693  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1694  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1695  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1696  * quickly as we can.
1697  */
1698 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1699 {
1700         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1701         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1702
1703         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1704         if (!zlc)
1705                 return NULL;
1706
1707         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1708                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1709                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1710         }
1711
1712         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1713                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1714                                         &node_states[N_MEMORY];
1715         return allowednodes;
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1720  * if it is worth looking at further for free memory:
1721  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1722  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1723  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1724  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1725  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1726  * else return false (zero) if it is not.
1727  *
1728  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1729  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1730  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1731  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1732  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1733  * into the second scan of the zonelist.
1734  *
1735  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1736  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1737  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1738  * unturned looking for a free page.
1739  */
1740 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1741                                                 nodemask_t *allowednodes)
1742 {
1743         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1744         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1745         int n;                          /* node that zone *z is on */
1746
1747         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1748         if (!zlc)
1749                 return 1;
1750
1751         i = z - zonelist->_zonerefs;
1752         n = zlc->z_to_n[i];
1753
1754         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1755         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1760  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1761  * from that zone don't waste time re-examining it.
1762  */
1763 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1764 {
1765         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1766         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1767
1768         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1769         if (!zlc)
1770                 return;
1771
1772         i = z - zonelist->_zonerefs;
1773
1774         set_bit(i, zlc->fullzones);
1775 }
1776
1777 /*
1778  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1779  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1780  */
1781 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1782 {
1783         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1784
1785         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1786         if (!zlc)
1787                 return;
1788
1789         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1790 }
1791
1792 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1793 {
1794         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1795 }
1796
1797 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1798 {
1799         int i;
1800
1801         for_each_online_node(i)
1802                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1803                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1804                 else
1805                         zone_reclaim_mode = 1;
1806 }
1807
1808 #else   /* CONFIG_NUMA */
1809
1810 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1811 {
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1816                                 nodemask_t *allowednodes)
1817 {
1818         return 1;
1819 }
1820
1821 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1822 {
1823 }
1824
1825 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1826 {
1827 }
1828
1829 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1830 {
1831         return true;
1832 }
1833
1834 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1835 {
1836 }
1837 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1838
1839 /*
1840  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1841  * a page.
1842  */
1843 static struct page *
1844 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1845                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1846                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1847 {
1848         struct zoneref *z;
1849         struct page *page = NULL;
1850         int classzone_idx;
1851         struct zone *zone;
1852         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1853         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1854         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1855
1856         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1857 zonelist_scan:
1858         /*
1859          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1860          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1861          */
1862         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1863                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1864                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1865                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1866                                 continue;
1867                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1868                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1869                                 continue;
1870                 /*
1871                  * When allocating a page cache page for writing, we
1872                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1873                  * limit, such that no single zone holds more than its
1874                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1875                  * The dirty limits take into account the zone's
1876                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1877                  * should be able to balance it without having to
1878                  * write pages from its LRU list.
1879                  *
1880                  * This may look like it could increase pressure on
1881                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1882                  * before they are full.  But the pages that do spill
1883                  * over are limited as the lower zones are protected
1884                  * by this very same mechanism.  It should not become
1885                  * a practical burden to them.
1886                  *
1887                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1888                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1889                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1890                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1891                  * zones are together not big enough to reach the
1892                  * global limit.  The proper fix for these situations
1893                  * will require awareness of zones in the
1894                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1895                  */
1896                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1897                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1898                         goto this_zone_full;
1899
1900                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1901                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1902                         unsigned long mark;
1903                         int ret;
1904
1905                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1906                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1907                                     classzone_idx, alloc_flags))
1908                                 goto try_this_zone;
1909
1910                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1911                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1912                                 /*
1913                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1914                                  * and before considering the first zone allowed
1915                                  * by the cpuset.
1916                                  */
1917                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1918                                 zlc_active = 1;
1919                                 did_zlc_setup = 1;
1920                         }
1921
1922                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1923                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1924                                 goto this_zone_full;
1925
1926                         /*
1927                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1928                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1929                          */
1930                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1931                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1932                                 continue;
1933
1934                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1935                         switch (ret) {
1936                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1937                                 /* did not scan */
1938                                 continue;
1939                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1940                                 /* scanned but unreclaimable */
1941                                 continue;
1942                         default:
1943                                 /* did we reclaim enough */
1944                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1945                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1946                                         goto this_zone_full;
1947                         }
1948                 }
1949
1950 try_this_zone:
1951                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1952                                                 gfp_mask, migratetype);
1953                 if (page)
1954                         break;
1955 this_zone_full:
1956                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1957                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1958         }
1959
1960         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1961                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1962                 zlc_active = 0;
1963                 goto zonelist_scan;
1964         }
1965
1966         if (page)
1967                 /*
1968                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1969                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1970                  * that the caller is taking steps that will free more
1971                  * memory. The caller should avoid the page being used
1972                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1973                  */
1974                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1975
1976         return page;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1981  * meminfo in irq context.
1982  */
1983 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1984 {
1985         bool ret = false;
1986
1987 #if NODES_SHIFT > 8
1988         ret = in_interrupt();
1989 #endif
1990         return ret;
1991 }
1992
1993 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1994                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1995                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1996
1997 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1998 {
1999         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2000
2001         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2002             debug_guardpage_minorder() > 0)
2003                 return;
2004
2005         /*
2006          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2007          * be inhibited in non-blockable contexts.
2008          */
2009         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2010                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2011
2012         /*
2013          * This documents exceptions given to allocations in certain
2014          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2015          * of allowed nodes.
2016          */
2017         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2018                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2019                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2020                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2021         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2022                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2023
2024         if (fmt) {
2025                 struct va_format vaf;
2026                 va_list args;
2027
2028                 va_start(args, fmt);
2029
2030                 vaf.fmt = fmt;
2031                 vaf.va = &args;
2032
2033                 pr_warn("%pV", &vaf);
2034
2035                 va_end(args);
2036         }
2037
2038         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2039                 current->comm, order, gfp_mask);
2040
2041         dump_stack();
2042         if (!should_suppress_show_mem())
2043                 show_mem(filter);
2044 }
2045
2046 static inline int
2047 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2048                                 unsigned long did_some_progress,
2049                                 unsigned long pages_reclaimed)
2050 {
2051         /* Do not loop if specifically requested */
2052         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2053                 return 0;
2054
2055         /* Always retry if specifically requested */
2056         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2057                 return 1;
2058
2059         /*
2060          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2061          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2062          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2063          */
2064         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2065                 return 0;
2066
2067         /*
2068          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2069          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2070          * implementations.
2071          */
2072         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2073                 return 1;
2074
2075         /*
2076          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2077          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2078          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2079          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2080          * allocation still fails, we stop retrying.
2081          */
2082         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2083                 return 1;
2084
2085         return 0;
2086 }
2087
2088 static inline struct page *
2089 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2090         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2091         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2092         int migratetype)
2093 {
2094         struct page *page;
2095
2096         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2097         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2098                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2099                 return NULL;
2100         }
2101
2102         /*
2103          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2104          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2105          * we're still under heavy pressure.
2106          */
2107         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2108                 order, zonelist, high_zoneidx,
2109                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2110                 preferred_zone, migratetype);
2111         if (page)
2112                 goto out;
2113
2114         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2115                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2116                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2117                         goto out;
2118                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2119                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2120                         goto out;
2121                 /*
2122                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2123                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2124                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2125                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2126                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2127                  */
2128                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2129                         goto out;
2130         }
2131         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2132         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2133
2134 out:
2135         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2136         return page;
2137 }
2138
2139 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2140 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2141 static struct page *
2142 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2143         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2144         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2145         int migratetype, bool sync_migration,
2146         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2147         unsigned long *did_some_progress)
2148 {
2149         if (!order)
2150                 return NULL;
2151
2152         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2153                 *deferred_compaction = true;
2154                 return NULL;
2155         }
2156
2157         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2158         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2159                                                 nodemask, sync_migration,
2160                                                 contended_compaction);
2161         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2162
2163         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2164                 struct page *page;
2165
2166                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2167                 drain_pages(get_cpu());
2168                 put_cpu();
2169
2170                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2171                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2172                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2173                                 preferred_zone, migratetype);
2174                 if (page) {
2175                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2176                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2177                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2178                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2179                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2180                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2181                         return page;
2182                 }
2183
2184                 /*
2185                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2186                  * The most likely reason is that pages exist,
2187                  * but not enough to satisfy watermarks.
2188                  */
2189                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2190
2191                 /*
2192                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2193                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2194                  */
2195                 if (sync_migration)
2196                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2197
2198                 cond_resched();
2199         }
2200
2201         return NULL;
2202 }
2203 #else
2204 static inline struct page *
2205 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2206         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2207         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2208         int migratetype, bool sync_migration,
2209         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2210         unsigned long *did_some_progress)
2211 {
2212         return NULL;
2213 }
2214 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2215
2216 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2217 static int
2218 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2219                   nodemask_t *nodemask)
2220 {
2221         struct reclaim_state reclaim_state;
2222         int progress;
2223
2224         cond_resched();
2225
2226         /* We now go into synchronous reclaim */
2227         cpuset_memory_pressure_bump();
2228         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2229         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2230         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2231         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2232
2233         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2234
2235         current->reclaim_state = NULL;
2236         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2237         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2238
2239         cond_resched();
2240
2241         return progress;
2242 }
2243
2244 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2245 static inline struct page *
2246 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2247         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2248         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2249         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2250 {
2251         struct page *page = NULL;
2252         bool drained = false;
2253
2254         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2255                                                nodemask);
2256         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2257                 return NULL;
2258
2259         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2260         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2261                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2262
2263 retry:
2264         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2265                                         zonelist, high_zoneidx,
2266                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2267                                         preferred_zone, migratetype);
2268
2269         /*
2270          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2271          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2272          */
2273         if (!page && !drained) {
2274                 drain_all_pages();
2275                 drained = true;
2276                 goto retry;
2277         }
2278
2279         return page;
2280 }
2281
2282 /*
2283  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2284  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2285  */
2286 static inline struct page *
2287 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2288         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2289         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2290         int migratetype)
2291 {
2292         struct page *page;
2293
2294         do {
2295                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2296                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2297                         preferred_zone, migratetype);
2298
2299                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2300                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2301         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2302
2303         return page;
2304 }
2305
2306 static inline
2307 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2308                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2309                                                 enum zone_type classzone_idx)
2310 {
2311         struct zoneref *z;
2312         struct zone *zone;
2313
2314         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2315                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2316 }
2317
2318 static inline int
2319 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2320 {
2321         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2322         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2323
2324         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2325         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2326
2327         /*
2328          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2329          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2330          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2331          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2332          */
2333         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2334
2335         if (!wait) {
2336                 /*
2337                  * Not worth trying to allocate harder for
2338                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2339                  */
2340                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2341                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2342                 /*
2343                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2344                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2345                  */
2346                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2347         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2348                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2349
2350         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2351                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2352                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2353                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2354                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2355                 else if (!in_interrupt() &&
2356                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2357                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2358                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2359         }
2360 #ifdef CONFIG_CMA
2361         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2362                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2363 #endif
2364         return alloc_flags;
2365 }
2366
2367 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2368 {
2369         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2370 }
2371
2372 static inline struct page *
2373 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2374         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2375         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2376         int migratetype)
2377 {
2378         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2379         struct page *page = NULL;
2380         int alloc_flags;
2381         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2382         unsigned long did_some_progress;
2383         bool sync_migration = false;
2384         bool deferred_compaction = false;
2385         bool contended_compaction = false;
2386
2387         /*
2388          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2389          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2390          * be using allocators in order of preference for an area that is
2391          * too large.
2392          */
2393         if (order >= MAX_ORDER) {
2394                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2395                 return NULL;
2396         }
2397
2398         /*
2399          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2400          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2401          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2402          * using a larger set of nodes after it has established that the
2403          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2404          * over allocated.
2405          */
2406         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2407                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2408                 goto nopage;
2409
2410 restart:
2411         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2412                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2413                                                 zone_idx(preferred_zone));
2414
2415         /*
2416          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2417          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2418          * to how we want to proceed.
2419          */
2420         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2421
2422         /*
2423          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2424          * cpusets.
2425          */
2426         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2427                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2428                                         &preferred_zone);
2429
2430 rebalance:
2431         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2432         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2433                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2434                         preferred_zone, migratetype);
2435         if (page)
2436                 goto got_pg;
2437
2438         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2439         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2440                 /*
2441                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2442                  * the allocation is high priority and these type of
2443                  * allocations are system rather than user orientated
2444                  */
2445                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2446
2447                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2448                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2449                                 preferred_zone, migratetype);
2450                 if (page) {
2451                         goto got_pg;
2452                 }
2453         }
2454
2455         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2456         if (!wait)
2457                 goto nopage;
2458
2459         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2460         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2461                 goto nopage;
2462
2463         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2464         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2465                 goto nopage;
2466
2467         /*
2468          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2469          * attempts after direct reclaim are synchronous
2470          */
2471         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2472                                         zonelist, high_zoneidx,
2473                                         nodemask,
2474                                         alloc_flags, preferred_zone,
2475                                         migratetype, sync_migration,
2476                                         &contended_compaction,
2477                                         &deferred_compaction,
2478                                         &did_some_progress);
2479         if (page)
2480                 goto got_pg;
2481         sync_migration = true;
2482
2483         /*
2484          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2485          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2486          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2487          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2488          */
2489         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2490                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2491                 goto nopage;
2492
2493         /* Try direct reclaim and then allocating */
2494         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2495                                         zonelist, high_zoneidx,
2496                                         nodemask,
2497                                         alloc_flags, preferred_zone,
2498                                         migratetype, &did_some_progress);
2499         if (page)
2500                 goto got_pg;
2501
2502         /*
2503          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2504          * running out of options and have to consider going OOM
2505          */
2506         if (!did_some_progress) {
2507                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2508                         if (oom_killer_disabled)
2509                                 goto nopage;
2510                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2511                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2512                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2513                                 goto nopage;
2514                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2515                                         zonelist, high_zoneidx,
2516                                         nodemask, preferred_zone,
2517                                         migratetype);
2518                         if (page)
2519                                 goto got_pg;
2520
2521                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2522                                 /*
2523                                  * The oom killer is not called for high-order
2524                                  * allocations that may fail, so if no progress
2525                                  * is being made, there are no other options and
2526                                  * retrying is unlikely to help.
2527                                  */
2528                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2529                                         goto nopage;
2530                                 /*
2531                                  * The oom killer is not called for lowmem
2532                                  * allocations to prevent needlessly killing
2533                                  * innocent tasks.
2534                                  */
2535                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2536                                         goto nopage;
2537                         }
2538
2539                         goto restart;
2540                 }
2541         }
2542
2543         /* Check if we should retry the allocation */
2544         pages_reclaimed += did_some_progress;
2545         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2546                                                 pages_reclaimed)) {
2547                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2548                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2549                 goto rebalance;
2550         } else {
2551                 /*
2552                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2553                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2554                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2555                  */
2556                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2557                                         zonelist, high_zoneidx,
2558                                         nodemask,
2559                                         alloc_flags, preferred_zone,
2560                                         migratetype, sync_migration,
2561                                         &contended_compaction,
2562                                         &deferred_compaction,
2563                                         &did_some_progress);
2564                 if (page)
2565                         goto got_pg;
2566         }
2567
2568 nopage:
2569         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2570         return page;
2571 got_pg:
2572         if (kmemcheck_enabled)
2573                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2574
2575         return page;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2580  */
2581 struct page *
2582 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2583                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2584 {
2585         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2586         struct zone *preferred_zone;
2587         struct page *page = NULL;
2588         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2589         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2590         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2591         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2592
2593         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2594
2595         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2596
2597         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2598
2599         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2600                 return NULL;
2601
2602         /*
2603          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2604          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2605          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2606          */
2607         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2608                 return NULL;
2609
2610         /*
2611          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2612          * verified in the (always inline) callee
2613          */
2614         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2615                 return NULL;
2616
2617 retry_cpuset:
2618         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2619
2620         /* The preferred zone is used for statistics later */
2621         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2622                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2623                                 &preferred_zone);
2624         if (!preferred_zone)
2625                 goto out;
2626
2627 #ifdef CONFIG_CMA
2628         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2629                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2630 #endif
2631         /* First allocation attempt */
2632         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2633                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2634                         preferred_zone, migratetype);
2635         if (unlikely(!page)) {
2636                 /*
2637                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2638                  * can deadlock because I/O on the device might not
2639                  * complete.
2640                  */
2641                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2642                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2643                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2644                                 preferred_zone, migratetype);
2645         }
2646
2647         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2648
2649 out:
2650         /*
2651          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2652          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2653          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2654          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2655          */
2656         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2657                 goto retry_cpuset;
2658
2659         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2660
2661         return page;
2662 }
2663 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2664
2665 /*
2666  * Common helper functions.
2667  */
2668 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2669 {
2670         struct page *page;
2671
2672         /*
2673          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2674          * a highmem page
2675          */
2676         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2677
2678         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2679         if (!page)
2680                 return 0;
2681         return (unsigned long) page_address(page);
2682 }
2683 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2684
2685 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2686 {
2687         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2688 }
2689 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2690
2691 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2692 {
2693         if (put_page_testzero(page)) {
2694                 if (order == 0)
2695                         free_hot_cold_page(page, 0);
2696                 else
2697                         __free_pages_ok(page, order);
2698         }
2699 }
2700
2701 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2702
2703 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2704 {
2705         if (addr != 0) {
2706                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2707                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2708         }
2709 }
2710
2711 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2712
2713 /*
2714  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2715  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2716  *
2717  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2718  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2719  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2720  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2721  *
2722  * The caller knows better which flags it relies on.
2723  */
2724 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2725 {
2726         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2727         __free_pages(page, order);
2728 }
2729
2730 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2731 {
2732         if (addr != 0) {
2733                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2734                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2735         }
2736 }
2737
2738 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2739 {
2740         if (addr) {
2741                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2742                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2743
2744                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2745                 while (used < alloc_end) {
2746                         free_page(used);
2747                         used += PAGE_SIZE;
2748                 }
2749         }
2750         return (void *)addr;
2751 }
2752
2753 /**
2754  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2755  * @size: the number of bytes to allocate
2756  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2757  *
2758  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2759  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2760  * allocate memory in power-of-two pages.
2761  *
2762  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2763  *
2764  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2765  */
2766 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2767 {
2768         unsigned int order = get_order(size);
2769         unsigned long addr;
2770
2771         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2772         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2773 }
2774 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2775
2776 /**
2777  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2778  *                         pages on a node.
2779  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2780  * @size: the number of bytes to allocate
2781  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2782  *
2783  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2784  * back.
2785  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2786  * but is not exact.
2787  */
2788 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2789 {
2790         unsigned order = get_order(size);
2791         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2792         if (!p)
2793                 return NULL;
2794         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2795 }
2796 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2797
2798 /**
2799  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2800  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2801  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2802  *
2803  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2804  */
2805 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2806 {
2807         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2808         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2809
2810         while (addr < end) {
2811                 free_page(addr);
2812                 addr += PAGE_SIZE;
2813         }
2814 }
2815 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2816
2817 /**
2818  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2819  * @offset: The zone index of the highest zone
2820  *
2821  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2822  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2823  * zone, the number of pages is calculated as:
2824  *     present_pages - high_pages
2825  */
2826 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2827 {
2828         struct zoneref *z;
2829         struct zone *zone;
2830
2831         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2832         unsigned long sum = 0;
2833
2834         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2835
2836         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2837                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2838                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2839                 if (size > high)
2840                         sum += size - high;
2841         }
2842
2843         return sum;
2844 }
2845
2846 /**
2847  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2848  *
2849  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2850  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2851  */
2852 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2853 {
2854         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2855 }
2856 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2857
2858 /**
2859  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2860  *
2861  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2862  * high watermark within all zones.
2863  */
2864 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2865 {
2866         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2867 }
2868
2869 static inline void show_node(struct zone *zone)
2870 {
2871         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2872                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2873 }
2874
2875 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2876 {
2877         val->totalram = totalram_pages;
2878         val->sharedram = 0;
2879         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2880         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2881         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2882         val->freehigh = nr_free_highpages();
2883         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2884 }
2885
2886 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2887
2888 #ifdef CONFIG_NUMA
2889 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2890 {
2891         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2892
2893         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2894         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2895 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2896         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2897         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2898                         NR_FREE_PAGES);
2899 #else
2900         val->totalhigh = 0;
2901         val->freehigh = 0;
2902 #endif
2903         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2904 }
2905 #endif
2906
2907 /*
2908  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2909  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2910  */
2911 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2912 {
2913         bool ret = false;
2914         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2915
2916         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2917                 goto out;
2918
2919         do {
2920                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2921                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2922         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2923 out:
2924         return ret;
2925 }
2926
2927 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2928
2929 static void show_migration_types(unsigned char type)
2930 {
2931         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2932                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2933                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2934                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2935                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2936 #ifdef CONFIG_CMA
2937                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2938 #endif
2939 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2940                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2941 #endif
2942         };
2943         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2944         char *p = tmp;
2945         int i;
2946
2947         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2948                 if (type & (1 << i))
2949                         *p++ = types[i];
2950         }
2951
2952         *p = '\0';
2953         printk("(%s) ", tmp);
2954 }
2955
2956 /*
2957  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2958  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2959  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2960  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2961  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2962  */
2963 void show_free_areas(unsigned int filter)
2964 {
2965         int cpu;
2966         struct zone *zone;
2967
2968         for_each_populated_zone(zone) {
2969                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2970                         continue;
2971                 show_node(zone);
2972                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2973
2974                 for_each_online_cpu(cpu) {
2975                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2976
2977                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2978
2979                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2980                                cpu, pageset->pcp.high,
2981                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2982                 }
2983         }
2984
2985         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2986                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2987                 " unevictable:%lu"
2988                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2989                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2990                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2991                 " free_cma:%lu\n",
2992                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2993                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2994                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2995                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2996                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2997                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2998                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2999                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3000                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3001                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3002                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3003                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3004                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3005                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3006                 global_page_state(NR_SHMEM),
3007                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3008                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3009                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3010
3011         for_each_populated_zone(zone) {
3012                 int i;
3013
3014                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3015                         continue;
3016                 show_node(zone);
3017                 printk("%s"
3018                         " free:%lukB"
3019                         " min:%lukB"
3020                         " low:%lukB"
3021                         " high:%lukB"
3022                         " active_anon:%lukB"
3023                         " inactive_anon:%lukB"
3024                         " active_file:%lukB"
3025                         " inactive_file:%lukB"
3026                         " unevictable:%lukB"
3027                         " isolated(anon):%lukB"
3028                         " isolated(file):%lukB"
3029                         " present:%lukB"
3030                         " managed:%lukB"
3031                         " mlocked:%lukB"
3032                         " dirty:%lukB"
3033                         " writeback:%lukB"
3034                         " mapped:%lukB"
3035                         " shmem:%lukB"
3036                         " slab_reclaimable:%lukB"
3037                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3038                         " kernel_stack:%lukB"
3039                         " pagetables:%lukB"
3040                         " unstable:%lukB"
3041                         " bounce:%lukB"
3042                         " free_cma:%lukB"
3043                         " writeback_tmp:%lukB"
3044                         " pages_scanned:%lu"
3045                         " all_unreclaimable? %s"
3046                         "\n",
3047                         zone->name,
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3049                         K(min_wmark_pages(zone)),
3050                         K(low_wmark_pages(zone)),
3051                         K(high_wmark_pages(zone)),
3052                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3053                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3054                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3055                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3056                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3057                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3058                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3059                         K(zone->present_pages),
3060                         K(zone->managed_pages),
3061                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3062                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3063                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3064                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3065                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3066                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3067                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3068                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3069                                 THREAD_SIZE / 1024,
3070                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3071                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3072                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3073                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3074                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3075                         zone->pages_scanned,
3076                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3077                         );
3078                 printk("lowmem_reserve[]:");
3079                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3080                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3081                 printk("\n");
3082         }
3083
3084         for_each_populated_zone(zone) {
3085                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3086                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3087
3088                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3089                         continue;
3090                 show_node(zone);
3091                 printk("%s: ", zone->name);
3092
3093                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3094                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3095                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3096                         int type;
3097
3098                         nr[order] = area->nr_free;
3099                         total += nr[order] << order;
3100
3101                         types[order] = 0;
3102                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3103                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3104                                         types[order] |= 1 << type;
3105                         }
3106                 }
3107                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3108                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3109                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3110                         if (nr[order])
3111                                 show_migration_types(types[order]);
3112                 }
3113                 printk("= %lukB\n", K(total));
3114         }
3115
3116         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3117
3118         show_swap_cache_info();
3119 }
3120
3121 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3122 {
3123         zoneref->zone = zone;
3124         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Builds allocation fallback zone lists.
3129  *
3130  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3131  */
3132 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3133                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3134 {
3135         struct zone *zone;
3136
3137         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3138         zone_type++;
3139
3140         do {
3141                 zone_type--;
3142                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3143                 if (populated_zone(zone)) {
3144                         zoneref_set_zone(zone,
3145                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3146                         check_highest_zone(zone_type);
3147                 }
3148
3149         } while (zone_type);
3150         return nr_zones;
3151 }
3152
3153
3154 /*
3155  *  zonelist_order:
3156  *  0 = automatic detection of better ordering.
3157  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3158  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3159  *
3160  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3161  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3162  */
3163 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3164 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3165 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3166
3167 /* zonelist order in the kernel.
3168  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3169  */
3170 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3171 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3172
3173
3174 #ifdef CONFIG_NUMA
3175 /* The value user specified ....changed by config */
3176 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3177 /* string for sysctl */
3178 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3179 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3180
3181 /*
3182  * interface for configure zonelist ordering.
3183  * command line option "numa_zonelist_order"
3184  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3185  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3186  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3187  */
3188
3189 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3190 {
3191         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3192                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3193         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3194                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3195         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3196                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3197         } else {
3198                 printk(KERN_WARNING
3199                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3200                         "%s\n", s);
3201                 return -EINVAL;
3202         }
3203         return 0;
3204 }
3205
3206 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3207 {
3208         int ret;
3209
3210         if (!s)
3211                 return 0;
3212
3213         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3214         if (ret == 0)
3215                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3216
3217         return ret;
3218 }
3219 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3220
3221 /*
3222  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3223  */
3224 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3225                 void __user *buffer, size_t *length,
3226                 loff_t *ppos)
3227 {
3228         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3229         int ret;
3230         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3231
3232         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3233         if (write)
3234                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3235         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3236         if (ret)
3237                 goto out;
3238         if (write) {
3239                 int oldval = user_zonelist_order;
3240                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3241                         /*
3242                          * bogus value.  restore saved string
3243                          */
3244                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3245                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3246                         user_zonelist_order = oldval;
3247                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3248                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3249                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3250                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3251                 }
3252         }
3253 out:
3254         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3255         return ret;
3256 }
3257
3258
3259 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3260 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3261
3262 /**
3263  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3264  * @node: node whose fallback list we're appending
3265  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3266  *
3267  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3268  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3269  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3270  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3271  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3272  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3273  * on them otherwise.
3274  * It returns -1 if no node is found.
3275  */
3276 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3277 {
3278         int n, val;
3279         int min_val = INT_MAX;
3280         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3281         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3282
3283         /* Use the local node if we haven't already */
3284         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3285                 node_set(node, *used_node_mask);
3286                 return node;
3287         }
3288
3289         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3290
3291                 /* Don't want a node to appear more than once */
3292                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3293                         continue;
3294
3295                 /* Use the distance array to find the distance */
3296                 val = node_distance(node, n);
3297
3298                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3299                 val += (n < node);
3300
3301                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3302                 tmp = cpumask_of_node(n);
3303                 if (!cpumask_empty(tmp))
3304                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3305
3306                 /* Slight preference for less loaded node */
3307                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3308                 val += node_load[n];
3309
3310                 if (val < min_val) {
3311                         min_val = val;
3312                         best_node = n;
3313                 }
3314         }
3315
3316         if (best_node >= 0)
3317                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3318
3319         return best_node;
3320 }
3321
3322
3323 /*
3324  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3325  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3326  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3327  */
3328 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3329 {
3330         int j;
3331         struct zonelist *zonelist;
3332
3333         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3334         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3335                 ;
3336         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3337                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3338         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3339         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3340 }
3341
3342 /*
3343  * Build gfp_thisnode zonelists
3344  */
3345 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3346 {
3347         int j;
3348         struct zonelist *zonelist;
3349
3350         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3351         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3352         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3353         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3354 }
3355
3356 /*
3357  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3358  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3359  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3360  * may still exist in local DMA zone.
3361  */
3362 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3363
3364 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3365 {
3366         int pos, j, node;
3367         int zone_type;          /* needs to be signed */
3368         struct zone *z;
3369         struct zonelist *zonelist;
3370
3371         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3372         pos = 0;
3373         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3374                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3375                         node = node_order[j];
3376                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3377                         if (populated_zone(z)) {
3378                                 zoneref_set_zone(z,
3379                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3380                                 check_highest_zone(zone_type);
3381                         }
3382                 }
3383         }
3384         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3385         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3386 }
3387
3388 static int default_zonelist_order(void)
3389 {
3390         int nid, zone_type;
3391         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3392         struct zone *z;
3393         int average_size;
3394         /*
3395          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3396          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3397          * into OOM very easily.
3398          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3399          */
3400         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3401         low_kmem_size = 0;
3402         total_size = 0;
3403         for_each_online_node(nid) {
3404                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3405                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3406                         if (populated_zone(z)) {
3407                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3408                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3409                                 total_size += z->present_pages;
3410                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3411                                 /*
3412                                  * If any node has only lowmem, then node order
3413                                  * is preferred to allow kernel allocations
3414                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3415                                  * on other nodes when there is an abundance of
3416                                  * lowmem available to allocate from.
3417                                  */
3418                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3419                         }
3420                 }
3421         }
3422         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3423             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3424                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3425         /*
3426          * look into each node's config.
3427          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3428          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3429          */
3430         average_size = total_size /
3431                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3432         for_each_online_node(nid) {
3433                 low_kmem_size = 0;
3434                 total_size = 0;
3435                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3436                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3437                         if (populated_zone(z)) {
3438                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3439                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3440                                 total_size += z->present_pages;
3441                         }
3442                 }
3443                 if (low_kmem_size &&
3444                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3445                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3446                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3447         }
3448         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3449 }
3450
3451 static void set_zonelist_order(void)
3452 {
3453         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3454                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3455         else
3456                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3457 }
3458
3459 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3460 {
3461         int j, node, load;
3462         enum zone_type i;
3463         nodemask_t used_mask;
3464         int local_node, prev_node;
3465         struct zonelist *zonelist;
3466         int order = current_zonelist_order;
3467
3468         /* initialize zonelists */
3469         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3470                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3471                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3472                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3473         }
3474
3475         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3476         local_node = pgdat->node_id;
3477         load = nr_online_nodes;
3478         prev_node = local_node;
3479         nodes_clear(used_mask);
3480
3481         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3482         j = 0;
3483
3484         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3485                 /*
3486                  * We don't want to pressure a particular node.
3487                  * So adding penalty to the first node in same
3488                  * distance group to make it round-robin.
3489                  */
3490                 if (node_distance(local_node, node) !=
3491                     node_distance(local_node, prev_node))
3492                         node_load[node] = load;
3493
3494                 prev_node = node;
3495                 load--;
3496                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3497                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3498                 else
3499                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3500         }
3501
3502         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3503                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3504                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3505         }
3506
3507         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3508 }
3509
3510 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3511 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3512 {
3513         struct zonelist *zonelist;
3514         struct zonelist_cache *zlc;
3515         struct zoneref *z;
3516
3517         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3518         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3519         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3520         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3521                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3522 }
3523
3524 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3525 /*
3526  * Return node id of node used for "local" allocations.
3527  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3528  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3529  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3530  */
3531 int local_memory_node(int node)
3532 {
3533         struct zone *zone;
3534
3535         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3536                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3537                                    NULL,
3538                                    &zone);
3539         return zone->node;
3540 }
3541 #endif
3542
3543 #else   /* CONFIG_NUMA */
3544
3545 static void set_zonelist_order(void)
3546 {
3547         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3548 }
3549
3550 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3551 {
3552         int node, local_node;
3553         enum zone_type j;
3554         struct zonelist *zonelist;
3555
3556         local_node = pgdat->node_id;
3557
3558         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3559         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3560
3561         /*
3562          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3563          * of all the other nodes.
3564          * We don't want to pressure a particular node, so when
3565          * building the zones for node N, we make sure that the
3566          * zones coming right after the local ones are those from
3567          * node N+1 (modulo N)
3568          */
3569         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3570                 if (!node_online(node))
3571                         continue;
3572                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3573                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3574         }
3575         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3576                 if (!node_online(node))
3577                         continue;
3578                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3579                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3580         }
3581
3582         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3583         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3584 }
3585
3586 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3587 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3588 {
3589         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3590 }
3591
3592 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3593
3594 /*
3595  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3596  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3597  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3598  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3599  * with interrupts disabled.
3600  *
3601  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3602  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3603  * hotplugged processors.
3604  *
3605  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3606  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3607  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3608  */
3609 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3610 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3611 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3612
3613 /*
3614  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3615  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3616  */
3617 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3618
3619 /* return values int ....just for stop_machine() */
3620 static int __build_all_zonelists(void *data)
3621 {
3622         int nid;
3623         int cpu;
3624         pg_data_t *self = data;
3625
3626 #ifdef CONFIG_NUMA
3627         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3628 #endif
3629
3630         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3631                 build_zonelists(self);
3632                 build_zonelist_cache(self);
3633         }
3634
3635         for_each_online_node(nid) {
3636                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3637
3638                 build_zonelists(pgdat);
3639                 build_zonelist_cache(pgdat);
3640         }
3641
3642         /*
3643          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3644          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3645          * each zone will be allocated later when the per cpu
3646          * allocator is available.
3647          *
3648          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3649          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3650          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3651          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3652          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3653          * (a chicken-egg dilemma).
3654          */
3655         for_each_possible_cpu(cpu) {
3656                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3657
3658 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3659                 /*
3660                  * We now know the "local memory node" for each node--
3661                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3662                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3663                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3664                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3665                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3666                  */
3667                 if (cpu_online(cpu))
3668                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3669 #endif
3670         }
3671
3672         return 0;
3673 }
3674
3675 /*
3676  * Called with zonelists_mutex held always
3677  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3678  */
3679 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3680 {
3681         set_zonelist_order();
3682
3683         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3684                 __build_all_zonelists(NULL);
3685                 mminit_verify_zonelist();
3686                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3687         } else {
3688                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3689                    of zonelist */
3690 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3691                 if (zone)
3692                         setup_zone_pageset(zone);
3693 #endif
3694                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3695                 /* cpuset refresh routine should be here */
3696         }
3697         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3698         /*
3699          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3700          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3701          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3702          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3703          * disabled and enable it later
3704          */
3705         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3706                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3707         else
3708                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3709
3710         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3711                 "Total pages: %ld\n",
3712                         nr_online_nodes,
3713                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3714                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3715                         vm_total_pages);
3716 #ifdef CONFIG_NUMA
3717         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3718 #endif
3719 }
3720
3721 /*
3722  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3723  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3724  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3725  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3726  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3727  * conservative, even though it seems large.
3728  *
3729  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3730  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3731  */
3732 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3733
3734 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3735 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3736 {
3737         unsigned long size = 1;
3738
3739         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3740
3741         while (size < pages)
3742                 size <<= 1;
3743
3744         /*
3745          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3746          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3747          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3748          */
3749         size = min(size, 4096UL);
3750
3751         return max(size, 4UL);
3752 }
3753 #else
3754 /*
3755  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3756  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3757  *
3758  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3759  *
3760  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3761  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3762  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3763  *
3764  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3765  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3766  *
3767  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3768  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3769  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3770  */
3771 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3772 {
3773         return 4096UL;
3774 }
3775 #endif
3776
3777 /*
3778  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3779  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3780  * hash function before the remainder is taken.
3781  */
3782 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3783 {
3784         return ffz(~size);
3785 }
3786
3787 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3788
3789 /*
3790  * Check if a pageblock contains reserved pages
3791  */
3792 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3793 {
3794         unsigned long pfn;
3795
3796         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3797                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3798                         return 1;
3799         }
3800         return 0;
3801 }
3802
3803 /*
3804  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3805  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3806  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3807  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3808  * blocks as reclaim kicks in
3809  */
3810 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3811 {
3812         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3813         struct page *page;
3814         unsigned long block_migratetype;
3815         int reserve;
3816
3817         /*
3818          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3819          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3820          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3821          * the block.
3822          */
3823         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3824         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3825         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3826         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3827                                                         pageblock_order;
3828
3829         /*
3830          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3831          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3832          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3833          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3834          * future allocation of hugepages at runtime.
3835          */
3836         reserve = min(2, reserve);
3837
3838         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3839                 if (!pfn_valid(pfn))
3840                         continue;
3841                 page = pfn_to_page(pfn);
3842
3843                 /* Watch out for overlapping nodes */
3844                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3845                         continue;
3846
3847                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3848
3849                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3850                 if (reserve > 0) {
3851                         /*
3852                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3853                          * them.
3854                          */
3855                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3856                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3857                                 continue;
3858
3859                         /* If this block is reserved, account for it */
3860                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3861                                 reserve--;
3862                                 continue;
3863                         }
3864
3865                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3866                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3867                                 set_pageblock_migratetype(page,
3868                                                         MIGRATE_RESERVE);
3869                                 move_freepages_block(zone, page,
3870                                                         MIGRATE_RESERVE);
3871                                 reserve--;
3872                                 continue;
3873                         }
3874                 }
3875
3876                 /*
3877                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3878                  * take it back
3879                  */
3880                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3881                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3882                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3883                 }
3884         }
3885 }
3886
3887 /*
3888  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3889  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3890  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3891  */
3892 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3893                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3894 {
3895         struct page *page;
3896         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3897         unsigned long pfn;
3898         struct zone *z;
3899
3900         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3901                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3902
3903         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3904         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3905                 /*
3906                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3907                  * handed to this function.  They do not
3908                  * exist on hotplugged memory.
3909                  */
3910                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3911                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3912                                 continue;
3913                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3914                                 continue;
3915                 }
3916                 page = pfn_to_page(pfn);
3917                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3918                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3919                 init_page_count(page);
3920                 page_mapcount_reset(page);
3921                 page_nid_reset_last(page);
3922                 SetPageReserved(page);
3923                 /*
3924                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3925                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3926                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3927                  * the address space during boot when many long-lived
3928                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3929                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3930                  * setup_zone_migrate_reserve()
3931                  *
3932                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3933                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3934                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3935                  * pfn out of zone.
3936                  */
3937                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3938                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3939                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3940                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3941
3942                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3943 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3944                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3945                 if (!is_highmem_idx(zone))
3946                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3947 #endif
3948         }
3949 }
3950
3951 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3952 {
3953         int order, t;
3954         for_each_migratetype_order(order, t) {
3955                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3956                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3957         }
3958 }
3959
3960 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3961 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3962         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3963 #endif
3964
3965 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3966 {
3967 #ifdef CONFIG_MMU
3968         int batch;
3969
3970         /*
3971          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3972          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3973          *
3974          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3975          */
3976         batch = zone->managed_pages / 1024;
3977         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3978                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3979         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3980         if (batch < 1)
3981                 batch = 1;
3982
3983         /*
3984          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3985          * of 2 value was found to be more likely to have
3986          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3987          *
3988          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3989          * batches of pages, one task can end up with a lot
3990          * of pages of one half of the possible page colors
3991          * and the other with pages of the other colors.
3992          */
3993         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3994
3995         return batch;
3996
3997 #else
3998         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3999          * conditions.
4000          *
4001          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4002          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4003          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4004          *
4005          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4006          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4007          * can be a significant delay between the individual batches being
4008          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4009          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4010          */
4011         return 0;
4012 #endif
4013 }
4014
4015 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4016 {
4017         struct per_cpu_pages *pcp;
4018         int migratetype;
4019
4020         memset(p, 0, sizeof(*p));
4021
4022         pcp = &p->pcp;
4023         pcp->count = 0;
4024         pcp->high = 6 * batch;
4025         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4026         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4027                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4028 }
4029
4030 /*
4031  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4032  * to the value high for the pageset p.
4033  */
4034
4035 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4036                                 unsigned long high)
4037 {
4038         struct per_cpu_pages *pcp;
4039
4040         pcp = &p->pcp;
4041         pcp->high = high;
4042         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4043         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4044                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4045 }
4046
4047 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4048 {
4049         int cpu;
4050
4051         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4052
4053         for_each_possible_cpu(cpu) {
4054                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4055
4056                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4057
4058                 if (percpu_pagelist_fraction)
4059                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4060                                 (zone->managed_pages /
4061                                         percpu_pagelist_fraction));
4062         }
4063 }
4064
4065 /*
4066  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4067  * Before this call only boot pagesets were available.
4068  */
4069 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4070 {
4071         struct zone *zone;
4072
4073         for_each_populated_zone(zone)
4074                 setup_zone_pageset(zone);
4075 }
4076
4077 static noinline __init_refok
4078 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4079 {
4080         int i;
4081         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4082         size_t alloc_size;
4083
4084         /*
4085          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4086          * per zone.
4087          */
4088         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4089                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4090         zone->wait_table_bits =
4091                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4092         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4093                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4094
4095         if (!slab_is_available()) {
4096                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4097                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4098         } else {
4099                 /*
4100                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4101                  * via memory hot-add.
4102                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4103                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4104                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4105                  * node itself as well.
4106                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4107                  * necessary.
4108                  */
4109                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4110         }
4111         if (!zone->wait_table)
4112                 return -ENOMEM;
4113
4114         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4115                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4116
4117         return 0;
4118 }
4119
4120 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4121 {
4122         /*
4123          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4124          * relies on the ability of the linker to provide the
4125          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4126          */
4127         zone->pageset = &boot_pageset;
4128
4129         if (zone->present_pages)
4130                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4131                         zone->name, zone->present_pages,
4132                                          zone_batchsize(zone));
4133 }
4134
4135 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4136                                         unsigned long zone_start_pfn,
4137                                         unsigned long size,
4138                                         enum memmap_context context)
4139 {
4140         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4141         int ret;
4142         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4143         if (ret)
4144                 return ret;
4145         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4146
4147         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4148
4149         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4150                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4151                         pgdat->node_id,
4152                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4153                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4154
4155         zone_init_free_lists(zone);
4156
4157         return 0;
4158 }
4159
4160 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4161 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4162 /*
4163  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4164  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4165  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4166  * alternative
4167  */
4168 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4169 {
4170         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4171         int i, nid;
4172
4173         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4174                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4175                         return nid;
4176         /* This is a memory hole */
4177         return -1;
4178 }
4179 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4180
4181 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4182 {
4183         int nid;
4184
4185         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4186         if (nid >= 0)
4187                 return nid;
4188         /* just returns 0 */
4189         return 0;
4190 }
4191
4192 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4193 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4194 {
4195         int nid;
4196
4197         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4198         if (nid >= 0 && nid != node)
4199                 return false;
4200         return true;
4201 }
4202 #endif
4203
4204 /**
4205  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4206  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4207  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4208  *
4209  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4210  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4211  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4212  */
4213 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4214 {
4215         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4216         int i, this_nid;
4217
4218         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4219                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4220                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4221
4222                 if (start_pfn < end_pfn)
4223                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4224                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4225                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4226         }
4227 }
4228
4229 /**
4230  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4231  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4232  *
4233  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4234  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4235  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4236  */
4237 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4238 {
4239         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4240         int i, this_nid;
4241
4242         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4243                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4244 }
4245
4246 /**
4247  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4248  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4249  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4250  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4251  *
4252  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4253  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4254  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4255  * PFNs will be 0.
4256  */
4257 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4258                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4259 {
4260         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4261         int i;
4262
4263         *start_pfn = -1UL;
4264         *end_pfn = 0;
4265
4266         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4267                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4268                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4269         }
4270
4271         if (*start_pfn == -1UL)
4272                 *start_pfn = 0;
4273 }
4274
4275 /*
4276  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4277  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4278  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4279  */
4280 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4281 {
4282         int zone_index;
4283         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4284                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4285                         continue;
4286
4287                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4288                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4289                         break;
4290         }
4291
4292         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4293         movable_zone = zone_index;
4294 }
4295
4296 /*
4297  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4298  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4299  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4300  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4301  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4302  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4303  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4304  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4305  */
4306 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4307                                         unsigned long zone_type,
4308                                         unsigned long node_start_pfn,
4309                                         unsigned long node_end_pfn,
4310                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4311                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4312 {
4313         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4314         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4315                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4316                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4317                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4318                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4319                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4320
4321                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4322                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4323                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4324                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4325
4326                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4327                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4328                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4329         }
4330 }
4331
4332 /*
4333  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4334  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4335  */
4336 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4337                                         unsigned long zone_type,
4338                                         unsigned long *ignored)
4339 {
4340         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4341         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4342
4343         /* Get the start and end of the node and zone */
4344         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4345         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4346         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4347         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4348                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4349                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4350
4351         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4352         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4353                 return 0;
4354
4355         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4356         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4357         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4358
4359         /* Return the spanned pages */
4360         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4365  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4366  */
4367 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4368                                 unsigned long range_start_pfn,
4369                                 unsigned long range_end_pfn)
4370 {
4371         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4372         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4373         int i;
4374
4375         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4376                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4377                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4378                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4379         }
4380         return nr_absent;
4381 }
4382
4383 /**
4384  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4385  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4386  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4387  *
4388  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4389  */
4390 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4391                                                         unsigned long end_pfn)
4392 {
4393         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4394 }
4395
4396 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4397 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4398                                         unsigned long zone_type,
4399                                         unsigned long *ignored)
4400 {
4401         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4402         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4403         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4404         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4405
4406         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4407         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4408         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4409
4410         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4411                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4412                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4413         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4414 }
4415
4416 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4417 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4418                                         unsigned long zone_type,
4419                                         unsigned long *zones_size)
4420 {
4421         return zones_size[zone_type];
4422 }
4423
4424 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4425                                                 unsigned long zone_type,
4426                                                 unsigned long *zholes_size)
4427 {
4428         if (!zholes_size)
4429                 return 0;
4430
4431         return zholes_size[zone_type];
4432 }
4433
4434 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4435
4436 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4437                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4438 {
4439         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4440         enum zone_type i;
4441
4442         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4443                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4444                                                                 zones_size);
4445         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4446
4447         realtotalpages = totalpages;
4448         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4449                 realtotalpages -=
4450                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4451                                                                 zholes_size);
4452         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4453         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4454                                                         realtotalpages);
4455 }
4456
4457 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4458 /*
4459  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4460  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4461  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4462  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4463  * bytes.
4464  */
4465 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4466 {
4467         unsigned long usemapsize;
4468
4469         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4470         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4471         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4472         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4473         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4474
4475         return usemapsize / 8;
4476 }
4477
4478 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4479                                 struct zone *zone,
4480                                 unsigned long zone_start_pfn,
4481                                 unsigned long zonesize)
4482 {
4483         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4484         zone->pageblock_flags = NULL;
4485         if (usemapsize)
4486                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4487                                                                    usemapsize);
4488 }
4489 #else
4490 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4491                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4492 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4493
4494 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4495
4496 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4497 void __init set_pageblock_order(void)
4498 {
4499         unsigned int order;
4500
4501         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4502         if (pageblock_order)
4503                 return;
4504
4505         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4506                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4507         else
4508                 order = MAX_ORDER - 1;
4509
4510         /*
4511          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4512          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4513          * powerpc.
4514          */
4515         pageblock_order = order;
4516 }
4517 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4518
4519 /*
4520  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4521  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4522  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4523  * the kernel config
4524  */
4525 void __init set_pageblock_order(void)
4526 {
4527 }
4528
4529 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4530
4531 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4532                                                    unsigned long present_pages)
4533 {
4534         unsigned long pages = spanned_pages;
4535
4536         /*
4537          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4538          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4539          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4540          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4541          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4542          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4543          */
4544         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4545             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4546                 pages = present_pages;
4547
4548         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4549 }
4550
4551 /*
4552  * Set up the zone data structures:
4553  *   - mark all pages reserved
4554  *   - mark all memory queues empty
4555  *   - clear the memory bitmaps
4556  *
4557  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4558  */
4559 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4560                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4561 {
4562         enum zone_type j;
4563         int nid = pgdat->node_id;
4564         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4565         int ret;
4566
4567         pgdat_resize_init(pgdat);
4568 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4569         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4570         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4571         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4572 #endif
4573         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4574         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4575         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4576
4577         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4578                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4579                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4580
4581                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4582                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4583                                                                 zholes_size);
4584
4585                 /*
4586                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4587                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4588                  * and per-cpu initialisations
4589                  */
4590                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4591                 if (freesize >= memmap_pages) {
4592                         freesize -= memmap_pages;
4593                         if (memmap_pages)
4594                                 printk(KERN_DEBUG
4595                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4596                                        zone_names[j], memmap_pages);
4597                 } else
4598                         printk(KERN_WARNING
4599                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4600                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4601
4602                 /* Account for reserved pages */
4603                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4604                         freesize -= dma_reserve;
4605                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4606                                         zone_names[0], dma_reserve);
4607                 }
4608
4609                 if (!is_highmem_idx(j))
4610                         nr_kernel_pages += freesize;
4611                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4612                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4613                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4614                 nr_all_pages += freesize;
4615
4616                 zone->spanned_pages = size;
4617                 zone->present_pages = realsize;
4618                 /*
4619                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4620                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4621                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4622                  */
4623                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4624 #ifdef CONFIG_NUMA
4625                 zone->node = nid;
4626                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4627                                                 / 100;
4628                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4629 #endif
4630                 zone->name = zone_names[j];
4631                 spin_lock_init(&zone->lock);
4632                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4633                 zone_seqlock_init(zone);
4634                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4635
4636                 zone_pcp_init(zone);
4637                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4638                 if (!size)
4639                         continue;
4640
4641                 set_pageblock_order();
4642                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4643                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4644                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4645                 BUG_ON(ret);
4646                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4647                 zone_start_pfn += size;
4648         }
4649 }
4650
4651 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4652 {
4653         /* Skip empty nodes */
4654         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4655                 return;
4656
4657 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4658         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4659         if (!pgdat->node_mem_map) {
4660                 unsigned long size, start, end;
4661                 struct page *map;
4662
4663                 /*
4664                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4665                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4666                  * for the buddy allocator to function correctly.
4667                  */
4668                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4669                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4670                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4671                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4672                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4673                 if (!map)
4674                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4675                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4676         }
4677 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4678         /*
4679          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4680          */
4681         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4682                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4683 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4684                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4685                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4686 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4687         }
4688 #endif
4689 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4690 }
4691
4692 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4693                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4694 {
4695         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4696
4697         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4698         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4699
4700         pgdat->node_id = nid;
4701         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4702         init_zone_allows_reclaim(nid);
4703         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4704
4705         alloc_node_mem_map(pgdat);
4706 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4707         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4708                 nid, (unsigned long)pgdat,
4709                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4710 #endif
4711
4712         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4713 }
4714
4715 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4716
4717 #if MAX_NUMNODES > 1
4718 /*
4719  * Figure out the number of possible node ids.
4720  */
4721 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4722 {
4723         unsigned int node;
4724         unsigned int highest = 0;
4725
4726         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4727                 highest = node;
4728         nr_node_ids = highest + 1;
4729 }
4730 #else
4731 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4732 {
4733 }
4734 #endif
4735
4736 /**
4737  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4738  *
4739  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4740  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4741  * all the nodes.
4742  *
4743  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4744  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4745  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4746  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4747  *
4748  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4749  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4750  * populated node map.
4751  *
4752  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4753  * requirement (single node).
4754  */
4755 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4756 {
4757         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4758         unsigned long start, end, mask;
4759         int last_nid = -1;
4760         int i, nid;
4761
4762         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4763                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4764                         last_nid = nid;
4765                         last_end = end;
4766                         continue;
4767                 }
4768
4769                 /*
4770                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4771                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4772                  * too coarse to separate the current node from the last.
4773                  */
4774                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4775                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4776                         mask <<= 1;
4777
4778                 /* accumulate all internode masks */
4779                 accl_mask |= mask;
4780         }
4781
4782         /* convert mask to number of pages */
4783         return ~accl_mask + 1;
4784 }
4785
4786 /* Find the lowest pfn for a node */
4787 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4788 {
4789         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4790         unsigned long start_pfn;
4791         int i;
4792
4793         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4794                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4795
4796         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4797                 printk(KERN_WARNING
4798                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4799                 return 0;
4800         }
4801
4802         return min_pfn;
4803 }
4804
4805 /**
4806  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4807  *
4808  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4809  * add_active_range().
4810  */
4811 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4812 {
4813         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4814 }
4815
4816 /*
4817  * early_calculate_totalpages()
4818  * Sum pages in active regions for movable zone.
4819  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4820  */
4821 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4822 {
4823         unsigned long totalpages = 0;
4824         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4825         int i, nid;
4826
4827         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4828                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4829
4830                 totalpages += pages;
4831                 if (pages)
4832                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4833         }
4834         return totalpages;
4835 }
4836
4837 /*
4838  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4839  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4840  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4841  * others
4842  */
4843 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4844 {
4845         int i, nid;
4846         unsigned long usable_startpfn;
4847         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4848         /* save the state before borrow the nodemask */
4849         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4850         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4851         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4852
4853         /*
4854          * If movablecore was specified, calculate what size of
4855          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4856          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4857          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4858          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4859          * what movablecore would have allowed.
4860          */
4861         if (required_movablecore) {
4862                 unsigned long corepages;
4863
4864                 /*
4865                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4866                  * was requested by the user
4867                  */
4868                 required_movablecore =
4869                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4870                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4871
4872                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4873         }
4874
4875         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4876         if (!required_kernelcore)
4877                 goto out;
4878
4879         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4880         find_usable_zone_for_movable();
4881         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4882
4883 restart:
4884         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4885         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4886         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4887                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4888
4889                 /*
4890                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4891                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4892                  * amount of memory for the kernel
4893                  */
4894                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4895                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4896
4897                 /*
4898                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4899                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4900                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4901                  */
4902                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4903
4904                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4905                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4906                         unsigned long size_pages;
4907
4908                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4909                         if (start_pfn >= end_pfn)
4910                                 continue;
4911
4912                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4913                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4914                                 unsigned long kernel_pages;
4915                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4916                                                                 - start_pfn;
4917
4918                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4919                                                         kernelcore_remaining);
4920                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4921                                                         required_kernelcore);
4922
4923                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4924                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4925
4926                                         /*
4927                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4928                                          * that if we have to rebalance
4929                                          * kernelcore across nodes, we will
4930                                          * not double account here
4931                                          */
4932                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4933                                         continue;
4934                                 }
4935                                 start_pfn = usable_startpfn;
4936                         }
4937
4938                         /*
4939                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4940                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4941                          * number of pages used as kernelcore
4942                          */
4943                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4944                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4945                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4946                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4947
4948                         /*
4949                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4950                          * break if the kernelcore for this node has been
4951                          * satisified
4952                          */
4953                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4954                                                                 size_pages);
4955                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4956                         if (!kernelcore_remaining)
4957                                 break;
4958                 }
4959         }
4960
4961         /*
4962          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4963          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4964          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4965          * satisified
4966          */
4967         usable_nodes--;
4968         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4969                 goto restart;
4970
4971         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4972         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4973                 zone_movable_pfn[nid] =
4974                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4975
4976 out:
4977         /* restore the node_state */
4978         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4979 }
4980
4981 /* Any regular or high memory on that node ? */
4982 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4983 {
4984         enum zone_type zone_type;
4985
4986         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4987                 return;
4988
4989         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4990                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4991                 if (zone->present_pages) {
4992                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4993                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4994                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4995                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4996                         break;
4997                 }
4998         }
4999 }
5000
5001 /**
5002  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5003  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5004  *
5005  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5006  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5007  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5008  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5009  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5010  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5011  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5012  * at arch_max_dma_pfn.
5013  */
5014 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5015 {
5016         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5017         int i, nid;
5018
5019         /* Record where the zone boundaries are */
5020         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5021                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5022         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5023                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5024         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5025         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5026         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5027                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5028                         continue;
5029                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5030                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5031                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5032                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5033         }
5034         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5035         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5036
5037         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5038         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5039         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5040
5041         /* Print out the zone ranges */
5042         printk("Zone ranges:\n");
5043         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5044                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5045                         continue;
5046                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5047                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5048                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5049                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5050                 else
5051                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5052                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5053                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5054                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5055         }
5056
5057         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5058         printk("Movable zone start for each node\n");
5059         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5060                 if (zone_movable_pfn[i])
5061                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5062                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5063         }
5064
5065         /* Print out the early node map */
5066         printk("Early memory node ranges\n");
5067         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5068                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5069                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5070
5071         /* Initialise every node */
5072         mminit_verify_pageflags_layout();
5073         setup_nr_node_ids();
5074         for_each_online_node(nid) {
5075                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5076                 free_area_init_node(nid, NULL,
5077                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5078
5079                 /* Any memory on that node */
5080                 if (pgdat->node_present_pages)
5081                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5082                 check_for_memory(pgdat, nid);
5083         }
5084 }
5085
5086 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5087 {
5088         unsigned long long coremem;
5089         if (!p)
5090                 return -EINVAL;
5091
5092         coremem = memparse(p, &p);
5093         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5094
5095         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5096         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5097
5098         return 0;
5099 }
5100
5101 /*
5102  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5103  * cannot be reclaimed or migrated.
5104  */
5105 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5106 {
5107         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5108 }
5109
5110 /*
5111  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5112  * can be reclaimed or migrated.
5113  */
5114 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5115 {
5116         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5117 }
5118
5119 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5120 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5121
5122 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5123
5124 unsigned long free_reserved_area(unsigned long start, unsigned long end,
5125                                  int poison, char *s)
5126 {
5127         unsigned long pages, pos;
5128
5129         pos = start = PAGE_ALIGN(start);
5130         end &= PAGE_MASK;
5131         for (pages = 0; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5132                 if (poison)
5133                         memset((void *)pos, poison, PAGE_SIZE);
5134                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5135         }
5136
5137         if (pages && s)
5138                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%lx - %lx)\n",
5139                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5140
5141         return pages;
5142 }
5143
5144 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5145 void free_highmem_page(struct page *page)
5146 {
5147         __free_reserved_page(page);
5148         totalram_pages++;
5149         totalhigh_pages++;
5150 }
5151 #endif
5152
5153 /**
5154  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5155  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5156  *
5157  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5158  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5159  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5160  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5161  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5162  * smaller per-cpu batchsize.
5163  */
5164 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5165 {
5166         dma_reserve = new_dma_reserve;
5167 }
5168
5169 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5170 {
5171         free_area_init_node(0, zones_size,
5172                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5173 }
5174
5175 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5176                                  unsigned long action, void *hcpu)
5177 {
5178         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5179
5180         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5181                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5182                 drain_pages(cpu);
5183
5184                 /*
5185                  * Spill the event counters of the dead processor
5186                  * into the current processors event counters.
5187                  * This artificially elevates the count of the current
5188                  * processor.
5189                  */
5190                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5191
5192                 /*
5193                  * Zero the differential counters of the dead processor
5194                  * so that the vm statistics are consistent.
5195                  *
5196                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5197                  * race with what we are doing.
5198                  */
5199                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5200         }
5201         return NOTIFY_OK;
5202 }
5203
5204 void __init page_alloc_init(void)
5205 {
5206         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5207 }
5208
5209 /*
5210  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5211  *      or min_free_kbytes changes.
5212  */
5213 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5214 {
5215         struct pglist_data *pgdat;
5216         unsigned long reserve_pages = 0;
5217         enum zone_type i, j;
5218
5219         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5220                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5221                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5222                         unsigned long max = 0;
5223
5224                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5225                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5226                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5227                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5228                         }
5229
5230                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5231                         max += high_wmark_pages(zone);
5232
5233                         if (max > zone->managed_pages)
5234                                 max = zone->managed_pages;
5235                         reserve_pages += max;
5236                         /*
5237                          * Lowmem reserves are not available to
5238                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5239                          * kswapd tries to balance zones to their high
5240                          * watermark.  As a result, neither should be
5241                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5242                          * situation where reclaim has to clean pages
5243                          * in order to balance the zones.
5244                          */
5245                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5246                 }
5247         }
5248         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5249         totalreserve_pages = reserve_pages;
5250 }
5251
5252 /*
5253  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5254  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5255  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5256  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5257  */
5258 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5259 {
5260         struct pglist_data *pgdat;
5261         enum zone_type j, idx;
5262
5263         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5264                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5265                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5266                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5267
5268                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5269
5270                         idx = j;
5271                         while (idx) {
5272                                 struct zone *lower_zone;
5273
5274                                 idx--;
5275
5276                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5277                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5278
5279                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5280                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5281                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5282                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5283                         }
5284                 }
5285         }
5286
5287         /* update totalreserve_pages */
5288         calculate_totalreserve_pages();
5289 }
5290
5291 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5292 {
5293         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5294         unsigned long lowmem_pages = 0;
5295         struct zone *zone;
5296         unsigned long flags;
5297
5298         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5299         for_each_zone(zone) {
5300                 if (!is_highmem(zone))
5301                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5302         }
5303
5304         for_each_zone(zone) {
5305                 u64 tmp;
5306
5307                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5308                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5309                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5310                 if (is_highmem(zone)) {
5311                         /*
5312                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5313                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5314                          * value here.
5315                          *
5316                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5317                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5318                          * not be capped for highmem.
5319                          */
5320                         unsigned long min_pages;
5321
5322                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5323                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5324                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5325                 } else {
5326                         /*
5327                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5328                          * proportionate to the zone's size.
5329                          */
5330                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5331                 }
5332
5333                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5334                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5335
5336                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5337                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5338         }
5339
5340         /* update totalreserve_pages */
5341         calculate_totalreserve_pages();
5342 }
5343
5344 /**
5345  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5346  * or when memory is hot-{added|removed}
5347  *
5348  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5349  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5350  */
5351 void setup_per_zone_wmarks(void)
5352 {
5353         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5354         __setup_per_zone_wmarks();
5355         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5356 }
5357
5358 /*
5359  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5360  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5361  * to be referenced again before it is swapped out.
5362  *
5363  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5364  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5365  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5366  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5367  *
5368  * total     target    max
5369  * memory    ratio     inactive anon
5370  * -------------------------------------
5371  *   10MB       1         5MB
5372  *  100MB       1        50MB
5373  *    1GB       3       250MB
5374  *   10GB      10       0.9GB
5375  *  100GB      31         3GB
5376  *    1TB     101        10GB
5377  *   10TB     320        32GB
5378  */
5379 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5380 {
5381         unsigned int gb, ratio;
5382
5383         /* Zone size in gigabytes */
5384         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5385         if (gb)
5386                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5387         else
5388                 ratio = 1;
5389
5390         zone->inactive_ratio = ratio;
5391 }
5392
5393 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5394 {
5395         struct zone *zone;
5396
5397         for_each_zone(zone)
5398                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5399 }
5400
5401 /*
5402  * Initialise min_free_kbytes.
5403  *
5404  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5405  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5406  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5407  *
5408  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5409  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5410  *
5411  * which yields
5412  *
5413  * 16MB:        512k
5414  * 32MB:        724k
5415  * 64MB:        1024k
5416  * 128MB:       1448k
5417  * 256MB:       2048k
5418  * 512MB:       2896k
5419  * 1024MB:      4096k
5420  * 2048MB:      5792k
5421  * 4096MB:      8192k
5422  * 8192MB:      11584k
5423  * 16384MB:     16384k
5424  */
5425 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5426 {
5427         unsigned long lowmem_kbytes;
5428
5429         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5430
5431         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5432         if (min_free_kbytes < 128)
5433                 min_free_kbytes = 128;
5434         if (min_free_kbytes > 65536)
5435                 min_free_kbytes = 65536;
5436         setup_per_zone_wmarks();
5437         refresh_zone_stat_thresholds();
5438         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5439         setup_per_zone_inactive_ratio();
5440         return 0;
5441 }
5442 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5443
5444 /*
5445  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5446  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5447  *      changes.
5448  */
5449 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5450         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5451 {
5452         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5453         if (write)
5454                 setup_per_zone_wmarks();
5455         return 0;
5456 }
5457
5458 #ifdef CONFIG_NUMA
5459 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5460         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5461 {
5462         struct zone *zone;
5463         int rc;
5464
5465         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5466         if (rc)
5467                 return rc;
5468
5469         for_each_zone(zone)
5470                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5471                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5472         return 0;
5473 }
5474
5475 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5476         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5477 {
5478         struct zone *zone;
5479         int rc;
5480
5481         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5482         if (rc)
5483                 return rc;
5484
5485         for_each_zone(zone)
5486                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5487                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5488         return 0;
5489 }
5490 #endif
5491
5492 /*
5493  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5494  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5495  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5496  *
5497  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5498  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5499  * if in function of the boot time zone sizes.
5500  */
5501 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5502         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5503 {
5504         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5505         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5506         return 0;
5507 }
5508
5509 /*
5510  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5511  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5512  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5513  */
5514
5515 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5516         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5517 {
5518         struct zone *zone;
5519         unsigned int cpu;
5520         int ret;
5521
5522         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5523         if (!write || (ret < 0))
5524                 return ret;
5525         for_each_populated_zone(zone) {
5526                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5527                         unsigned long  high;
5528                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5529                         setup_pagelist_highmark(
5530                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5531                 }
5532         }
5533         return 0;
5534 }
5535
5536 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5537
5538 #ifdef CONFIG_NUMA
5539 static int __init set_hashdist(char *str)
5540 {
5541         if (!str)
5542                 return 0;
5543         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5544         return 1;
5545 }
5546 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5547 #endif
5548
5549 /*
5550  * allocate a large system hash table from bootmem
5551  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5552  *   quantity of entries
5553  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5554  */
5555 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5556                                      unsigned long bucketsize,
5557                                      unsigned long numentries,
5558                                      int scale,
5559                                      int flags,
5560                                      unsigned int *_hash_shift,
5561                                      unsigned int *_hash_mask,
5562                                      unsigned long low_limit,
5563                                      unsigned long high_limit)
5564 {
5565         unsigned long long max = high_limit;
5566         unsigned long log2qty, size;
5567         void *table = NULL;
5568
5569         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5570         if (!numentries) {
5571                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5572                 numentries = nr_kernel_pages;
5573                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5574                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5575                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5576
5577                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5578                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5579                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5580                 else
5581                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5582
5583                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5584                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5585                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5586                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5587                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5588                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5589                                 BUG_ON(!numentries);
5590                         }
5591                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5592                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5593         }
5594         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5595
5596         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5597         if (max == 0) {
5598                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5599                 do_div(max, bucketsize);
5600         }
5601         max = min(max, 0x80000000ULL);
5602
5603         if (numentries < low_limit)
5604                 numentries = low_limit;
5605         if (numentries > max)
5606                 numentries = max;
5607
5608         log2qty = ilog2(numentries);
5609
5610         do {
5611                 size = bucketsize << log2qty;
5612                 if (flags & HASH_EARLY)
5613                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5614                 else if (hashdist)
5615                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5616                 else {
5617                         /*
5618                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5619                          * some pages at the end of hash table which
5620                          * alloc_pages_exact() automatically does
5621                          */
5622                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5623                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5624                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5625                         }
5626                 }
5627         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5628
5629         if (!table)
5630                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5631
5632         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5633                tablename,
5634                (1UL << log2qty),
5635                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5636                size);
5637
5638         if (_hash_shift)
5639                 *_hash_shift = log2qty;
5640         if (_hash_mask)
5641                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5642
5643         return table;
5644 }
5645
5646 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5647 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5648                                                         unsigned long pfn)
5649 {
5650 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5651         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5652 #else
5653         return zone->pageblock_flags;
5654 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5655 }
5656
5657 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5658 {
5659 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5660         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5661         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5662 #else
5663         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5664         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5665 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5666 }
5667
5668 /**
5669  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5670  * @page: The page within the block of interest
5671  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5672  * @end_bitidx: The last bit of interest
5673  * returns pageblock_bits flags
5674  */
5675 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5676                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5677 {
5678         struct zone *zone;
5679         unsigned long *bitmap;
5680         unsigned long pfn, bitidx;
5681         unsigned long flags = 0;
5682         unsigned long value = 1;
5683
5684         zone = page_zone(page);
5685         pfn = page_to_pfn(page);
5686         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5687         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5688
5689         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5690                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5691                         flags |= value;
5692
5693         return flags;
5694 }
5695
5696 /**
5697  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5698  * @page: The page within the block of interest
5699  * @start_bitidx: The first bit of interest
5700  * @end_bitidx: The last bit of interest
5701  * @flags: The flags to set
5702  */
5703 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5704                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5705 {
5706         struct zone *zone;
5707         unsigned long *bitmap;
5708         unsigned long pfn, bitidx;
5709         unsigned long value = 1;
5710
5711         zone = page_zone(page);
5712         pfn = page_to_pfn(page);
5713         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5714         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5715         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5716
5717         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5718                 if (flags & value)
5719                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5720                 else
5721                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5722 }
5723
5724 /*
5725  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5726  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5727  *
5728  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5729  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5730  * expect this function should be exact.
5731  */
5732 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5733                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5734 {
5735         unsigned long pfn, iter, found;
5736         int mt;
5737
5738         /*
5739          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5740          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5741          */
5742         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5743                 return false;
5744         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5745         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5746                 return false;
5747
5748         pfn = page_to_pfn(page);
5749         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5750                 unsigned long check = pfn + iter;
5751
5752                 if (!pfn_valid_within(check))
5753                         continue;
5754
5755                 page = pfn_to_page(check);
5756                 /*
5757                  * We can't use page_count without pin a page
5758                  * because another CPU can free compound page.
5759                  * This check already skips compound tails of THP
5760                  * because their page->_count is zero at all time.
5761                  */
5762                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5763                         if (PageBuddy(page))
5764                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5765                         continue;
5766                 }
5767
5768                 /*
5769                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5770                  * page_count() is not 0.
5771                  */
5772                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5773                         continue;
5774
5775                 if (!PageLRU(page))
5776                         found++;
5777                 /*
5778                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5779                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5780                  * and it still to be fixed.
5781                  */
5782                 /*
5783                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5784                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5785                  *
5786                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5787                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5788                  * page at boot.
5789                  */
5790                 if (found > count)
5791                         return true;
5792         }
5793         return false;
5794 }
5795
5796 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5797 {
5798         struct zone *zone;
5799         unsigned long pfn;
5800
5801         /*
5802          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5803          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5804          * the zone but still within the section.
5805          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5806          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5807          */
5808         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5809                 return false;
5810
5811         zone = page_zone(page);
5812         pfn = page_to_pfn(page);
5813         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5814                 return false;
5815
5816         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5817 }
5818
5819 #ifdef CONFIG_CMA
5820
5821 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5822 {
5823         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5824                              pageblock_nr_pages) - 1);
5825 }
5826
5827 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5828 {
5829         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5830                                 pageblock_nr_pages));
5831 }
5832
5833 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5834 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5835                                         unsigned long start, unsigned long end)
5836 {
5837         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5838         unsigned long nr_reclaimed;
5839         unsigned long pfn = start;
5840         unsigned int tries = 0;
5841         int ret = 0;
5842
5843         migrate_prep();
5844
5845         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5846                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5847                         ret = -EINTR;
5848                         break;
5849                 }
5850
5851                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5852                         cc->nr_migratepages = 0;
5853                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5854                                                          pfn, end, true);
5855                         if (!pfn) {
5856                                 ret = -EINTR;
5857                                 break;
5858                         }
5859                         tries = 0;
5860                 } else if (++tries == 5) {
5861                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5862                         break;
5863                 }
5864
5865                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5866                                                         &cc->migratepages);
5867                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5868
5869                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5870                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5871         }
5872         if (ret < 0) {
5873                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5874                 return ret;
5875         }
5876         return 0;
5877 }
5878
5879 /**
5880  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5881  * @start:      start PFN to allocate
5882  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5883  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5884  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5885  *                      in range must have the same migratetype and it must
5886  *                      be either of the two.
5887  *
5888  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5889  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5890  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5891  * pages fall in.
5892  *
5893  * The PFN range must belong to a single zone.
5894  *
5895  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5896  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5897  * need to be freed with free_contig_range().
5898  */
5899 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5900                        unsigned migratetype)
5901 {
5902         unsigned long outer_start, outer_end;
5903         int ret = 0, order;
5904
5905         struct compact_control cc = {
5906                 .nr_migratepages = 0,
5907                 .order = -1,
5908                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5909                 .sync = true,
5910                 .ignore_skip_hint = true,
5911         };
5912         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5913
5914         /*
5915          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5916          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5917          * have different sizes, and due to the way page allocator
5918          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5919          * that page allocator won't try to merge buddies from
5920          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5921          * other migration type.
5922          *
5923          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5924          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5925          * we are interested in).  This will put all the pages in
5926          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5927          *
5928          * When this is done, we take the pages in range from page
5929          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5930          * page allocator will never consider using them.
5931          *
5932          * This lets us mark the pageblocks back as
5933          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5934          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5935          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5936          */
5937
5938         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5939                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5940                                        false);
5941         if (ret)
5942                 return ret;
5943
5944         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5945         if (ret)
5946                 goto done;
5947
5948         /*
5949          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5950          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5951          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5952          * What we are going to do is to allocate all pages from
5953          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5954          *
5955          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5956          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5957          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5958          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5959          * once this is done free the pages we are not interested in.
5960          *
5961          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5962          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5963          */
5964
5965         lru_add_drain_all();
5966         drain_all_pages();
5967
5968         order = 0;
5969         outer_start = start;
5970         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5971                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5972                         ret = -EBUSY;
5973                         goto done;
5974                 }
5975                 outer_start &= ~0UL << order;
5976         }
5977
5978         /* Make sure the range is really isolated. */
5979         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5980                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5981                        outer_start, end);
5982                 ret = -EBUSY;
5983                 goto done;
5984         }
5985
5986
5987         /* Grab isolated pages from freelists. */
5988         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5989         if (!outer_end) {
5990                 ret = -EBUSY;
5991                 goto done;
5992         }
5993
5994         /* Free head and tail (if any) */
5995         if (start != outer_start)
5996                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5997         if (end != outer_end)
5998                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5999
6000 done:
6001         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6002                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6003         return ret;
6004 }
6005
6006 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6007 {
6008         unsigned int count = 0;
6009
6010         for (; nr_pages--; pfn++) {
6011                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6012
6013                 count += page_count(page) != 1;
6014                 __free_page(page);
6015         }
6016         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6017 }
6018 #endif
6019
6020 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6021 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6022 {
6023         struct zone *zone = data;
6024         int cpu;
6025         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6026
6027         for_each_possible_cpu(cpu) {
6028                 struct per_cpu_pageset *pset;
6029                 struct per_cpu_pages *pcp;
6030
6031                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6032                 pcp = &pset->pcp;
6033
6034                 local_irq_save(flags);
6035                 if (pcp->count > 0)
6036                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6037                 drain_zonestat(zone, pset);
6038                 setup_pageset(pset, batch);
6039                 local_irq_restore(flags);
6040         }
6041         return 0;
6042 }
6043
6044 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6045 {
6046         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6047 }
6048 #endif
6049
6050 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6051 {
6052         unsigned long flags;
6053         int cpu;
6054         struct per_cpu_pageset *pset;
6055
6056         /* avoid races with drain_pages()  */
6057         local_irq_save(flags);
6058         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6059                 for_each_online_cpu(cpu) {
6060                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6061                         drain_zonestat(zone, pset);
6062                 }
6063                 free_percpu(zone->pageset);
6064                 zone->pageset = &boot_pageset;
6065         }
6066         local_irq_restore(flags);
6067 }
6068
6069 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6070 /*
6071  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6072  */
6073 void
6074 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6075 {
6076         struct page *page;
6077         struct zone *zone;
6078         int order, i;
6079         unsigned long pfn;
6080         unsigned long flags;
6081         /* find the first valid pfn */
6082         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6083                 if (pfn_valid(pfn))
6084                         break;
6085         if (pfn == end_pfn)
6086                 return;
6087         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6088         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6089         pfn = start_pfn;
6090         while (pfn < end_pfn) {
6091                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6092                         pfn++;
6093                         continue;
6094                 }
6095                 page = pfn_to_page(pfn);
6096                 /*
6097                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6098                  * page_count() is not 0.
6099                  */
6100                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6101                         pfn++;
6102                         SetPageReserved(page);
6103                         continue;
6104                 }
6105
6106                 BUG_ON(page_count(page));
6107                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6108                 order = page_order(page);
6109 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6110                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6111                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6112 #endif
6113                 list_del(&page->lru);
6114                 rmv_page_order(page);
6115                 zone->free_area[order].nr_free--;
6116                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6117                         SetPageReserved((page+i));
6118                 pfn += (1 << order);
6119         }
6120         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6121 }
6122 #endif
6123
6124 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6125 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6126 {
6127         struct zone *zone = page_zone(page);
6128         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6129         unsigned long flags;
6130         int order;
6131
6132         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6133         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6134                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6135
6136                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6137                         break;
6138         }
6139         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6140
6141         return order < MAX_ORDER;
6142 }
6143 #endif
6144
6145 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6146         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6147         {1UL << PG_error,               "error"         },
6148         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6149         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6150         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6151         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6152         {1UL << PG_active,              "active"        },
6153         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6154         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6155         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6156         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6157         {1UL << PG_private,             "private"       },
6158         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6159         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6160 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6161         {1UL << PG_head,                "head"          },
6162         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6163 #else
6164         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6165 #endif
6166         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6167         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6168         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6169         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6170         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6171 #ifdef CONFIG_MMU
6172         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6173 #endif
6174 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6175         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6176 #endif
6177 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6178         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6179 #endif
6180 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6181         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6182 #endif
6183 };
6184
6185 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6186 {
6187         const char *delim = "";
6188         unsigned long mask;
6189         int i;
6190
6191         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6192
6193         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6194
6195         /* remove zone id */
6196         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6197
6198         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6199
6200                 mask = pageflag_names[i].mask;
6201                 if ((flags & mask) != mask)
6202                         continue;
6203
6204                 flags &= ~mask;
6205                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6206                 delim = "|";
6207         }
6208
6209         /* check for left over flags */
6210         if (flags)
6211                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6212
6213         printk(")\n");
6214 }
6215
6216 void dump_page(struct page *page)
6217 {
6218         printk(KERN_ALERT
6219                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6220                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6221                 page->mapping, page->index);
6222         dump_page_flags(page->flags);
6223         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6224 }