mm: vmscan: fix numa reclaim balance problem in kswapd
[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/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
64 #include <asm/sections.h>
65 #include <asm/tlbflush.h>
66 #include <asm/div64.h>
67 #include "internal.h"
68
69 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
70 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 #endif
87
88 /*
89  * Array of node states.
90  */
91 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
92         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
93         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
94 #ifndef CONFIG_NUMA
95         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
97         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif
99 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
100         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif  /* NUMA */
104 };
105 EXPORT_SYMBOL(node_states);
106
107 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
108 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
109
110 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
111 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
112 /*
113  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
114  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
115  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
116  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
117  */
118 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
119
120 int percpu_pagelist_fraction;
121 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
122
123 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
124 /*
125  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
126  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
127  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
128  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
129  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
130  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
131  */
132
133 static gfp_t saved_gfp_mask;
134
135 void pm_restore_gfp_mask(void)
136 {
137         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
138         if (saved_gfp_mask) {
139                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
140                 saved_gfp_mask = 0;
141         }
142 }
143
144 void pm_restrict_gfp_mask(void)
145 {
146         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
147         WARN_ON(saved_gfp_mask);
148         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
149         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
150 }
151
152 bool pm_suspended_storage(void)
153 {
154         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
155                 return false;
156         return true;
157 }
158 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
159
160 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
161 int pageblock_order __read_mostly;
162 #endif
163
164 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
165
166 /*
167  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
168  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
169  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
170  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
171  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
172  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
173  *
174  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
175  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
176  */
177 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
178 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
179          256,
180 #endif
181 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
182          256,
183 #endif
184 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
185          32,
186 #endif
187          32,
188 };
189
190 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
191
192 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
193 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
194          "DMA",
195 #endif
196 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
197          "DMA32",
198 #endif
199          "Normal",
200 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
201          "HighMem",
202 #endif
203          "Movable",
204 };
205
206 int min_free_kbytes = 1024;
207 int user_min_free_kbytes;
208
209 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
210 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
211 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
212
213 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
214 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
217 static unsigned long __initdata required_movablecore;
218 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
219
220 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
221 int movable_zone;
222 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
223 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
224
225 #if MAX_NUMNODES > 1
226 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
227 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
228 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
229 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
230 #endif
231
232 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
233
234 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
235 {
236
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
238                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
239
240         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
241                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
242 }
243
244 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
245
246 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
247 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
248 {
249         int ret = 0;
250         unsigned seq;
251         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
252         unsigned long sp, start_pfn;
253
254         do {
255                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
256                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
257                 sp = zone->spanned_pages;
258                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
259                         ret = 1;
260         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
261
262         if (ret)
263                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
264                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
265
266         return ret;
267 }
268
269 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
270 {
271         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
272                 return 0;
273         if (zone != page_zone(page))
274                 return 0;
275
276         return 1;
277 }
278 /*
279  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
280  */
281 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
282 {
283         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
284                 return 1;
285         if (!page_is_consistent(zone, page))
286                 return 1;
287
288         return 0;
289 }
290 #else
291 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
292 {
293         return 0;
294 }
295 #endif
296
297 static void bad_page(struct page *page)
298 {
299         static unsigned long resume;
300         static unsigned long nr_shown;
301         static unsigned long nr_unshown;
302
303         /* Don't complain about poisoned pages */
304         if (PageHWPoison(page)) {
305                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
306                 return;
307         }
308
309         /*
310          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
311          * or allow a steady drip of one report per second.
312          */
313         if (nr_shown == 60) {
314                 if (time_before(jiffies, resume)) {
315                         nr_unshown++;
316                         goto out;
317                 }
318                 if (nr_unshown) {
319                         printk(KERN_ALERT
320                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
321                                 nr_unshown);
322                         nr_unshown = 0;
323                 }
324                 nr_shown = 0;
325         }
326         if (nr_shown++ == 0)
327                 resume = jiffies + 60 * HZ;
328
329         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
330                 current->comm, page_to_pfn(page));
331         dump_page(page);
332
333         print_modules();
334         dump_stack();
335 out:
336         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
337         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
338         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
339 }
340
341 /*
342  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
343  *
344  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
345  *
346  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
347  *
348  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
349  * pointing at the head page.
350  *
351  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
352  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
353  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
354  */
355
356 static void free_compound_page(struct page *page)
357 {
358         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
359 }
360
361 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
362 {
363         int i;
364         int nr_pages = 1 << order;
365
366         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
367         set_compound_order(page, order);
368         __SetPageHead(page);
369         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
370                 struct page *p = page + i;
371                 __SetPageTail(p);
372                 set_page_count(p, 0);
373                 p->first_page = page;
374         }
375 }
376
377 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
378 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
379 {
380         int i;
381         int nr_pages = 1 << order;
382         int bad = 0;
383
384         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
385                 bad_page(page);
386                 bad++;
387         }
388
389         __ClearPageHead(page);
390
391         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
392                 struct page *p = page + i;
393
394                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
395                         bad_page(page);
396                         bad++;
397                 }
398                 __ClearPageTail(p);
399         }
400
401         return bad;
402 }
403
404 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
405 {
406         int i;
407
408         /*
409          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
410          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
411          */
412         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
413         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
414                 clear_highpage(page + i);
415 }
416
417 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
418 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
419
420 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
421 {
422         unsigned long res;
423
424         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
425                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
426                 return 0;
427         }
428         _debug_guardpage_minorder = res;
429         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
430         return 0;
431 }
432 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
433
434 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
435 {
436         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
437 }
438
439 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
440 {
441         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
442 }
443 #else
444 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 #endif
447
448 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
449 {
450         set_page_private(page, order);
451         __SetPageBuddy(page);
452 }
453
454 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
455 {
456         __ClearPageBuddy(page);
457         set_page_private(page, 0);
458 }
459
460 /*
461  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
462  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
463  *
464  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
465  * the following equation:
466  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
467  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
468  * 1 buddy is #10:
469  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
470  *
471  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
472  * satisfies the following equation:
473  *     P = B & ~(1 << O)
474  *
475  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
476  */
477 static inline unsigned long
478 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
479 {
480         return page_idx ^ (1 << order);
481 }
482
483 /*
484  * This function checks whether a page is free && is the buddy
485  * we can do coalesce a page and its buddy if
486  * (a) the buddy is not in a hole &&
487  * (b) the buddy is in the buddy system &&
488  * (c) a page and its buddy have the same order &&
489  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
490  *
491  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
492  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
493  *
494  * For recording page's order, we use page_private(page).
495  */
496 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
497                                                                 int order)
498 {
499         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
500                 return 0;
501
502         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
503                 return 0;
504
505         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
506                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
507                 return 1;
508         }
509
510         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
511                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
512                 return 1;
513         }
514         return 0;
515 }
516
517 /*
518  * Freeing function for a buddy system allocator.
519  *
520  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
521  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
522  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
523  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
524  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
525  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
526  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
527  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
528  * parts of the VM system.
529  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
530  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
531  * order is recorded in page_private(page) field.
532  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
533  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
534  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
535  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
536  * triggers coalescing into a block of larger size.
537  *
538  * -- nyc
539  */
540
541 static inline void __free_one_page(struct page *page,
542                 struct zone *zone, unsigned int order,
543                 int migratetype)
544 {
545         unsigned long page_idx;
546         unsigned long combined_idx;
547         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
548         struct page *buddy;
549
550         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
551
552         if (unlikely(PageCompound(page)))
553                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
554                         return;
555
556         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
557
558         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
559
560         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
561         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
562
563         while (order < MAX_ORDER-1) {
564                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
565                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
566                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
567                         break;
568                 /*
569                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
570                  * merge with it and move up one order.
571                  */
572                 if (page_is_guard(buddy)) {
573                         clear_page_guard_flag(buddy);
574                         set_page_private(page, 0);
575                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
576                                                   migratetype);
577                 } else {
578                         list_del(&buddy->lru);
579                         zone->free_area[order].nr_free--;
580                         rmv_page_order(buddy);
581                 }
582                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
583                 page = page + (combined_idx - page_idx);
584                 page_idx = combined_idx;
585                 order++;
586         }
587         set_page_order(page, order);
588
589         /*
590          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
591          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
592          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
593          * that is happening, add the free page to the tail of the list
594          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
595          * as a higher order page
596          */
597         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
598                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
599                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
600                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
601                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
602                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
603                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
604                         list_add_tail(&page->lru,
605                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
606                         goto out;
607                 }
608         }
609
610         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
611 out:
612         zone->free_area[order].nr_free++;
613 }
614
615 static inline int free_pages_check(struct page *page)
616 {
617         if (unlikely(page_mapcount(page) |
618                 (page->mapping != NULL)  |
619                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
620                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
621                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
622                 bad_page(page);
623                 return 1;
624         }
625         page_nid_reset_last(page);
626         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
627                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
628         return 0;
629 }
630
631 /*
632  * Frees a number of pages from the PCP lists
633  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
634  * count is the number of pages to free.
635  *
636  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
637  * see if this freeing clears that state.
638  *
639  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
640  * pinned" detection logic.
641  */
642 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
643                                         struct per_cpu_pages *pcp)
644 {
645         int migratetype = 0;
646         int batch_free = 0;
647         int to_free = count;
648
649         spin_lock(&zone->lock);
650         zone->all_unreclaimable = 0;
651         zone->pages_scanned = 0;
652
653         while (to_free) {
654                 struct page *page;
655                 struct list_head *list;
656
657                 /*
658                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
659                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
660                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
661                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
662                  * lists
663                  */
664                 do {
665                         batch_free++;
666                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
667                                 migratetype = 0;
668                         list = &pcp->lists[migratetype];
669                 } while (list_empty(list));
670
671                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
672                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
673                         batch_free = to_free;
674
675                 do {
676                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
677
678                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
679                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
680                         list_del(&page->lru);
681                         mt = get_freepage_migratetype(page);
682                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
683                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
684                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
685                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
686                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
687                                 if (is_migrate_cma(mt))
688                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
689                         }
690                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
691         }
692         spin_unlock(&zone->lock);
693 }
694
695 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
696                                 int migratetype)
697 {
698         spin_lock(&zone->lock);
699         zone->all_unreclaimable = 0;
700         zone->pages_scanned = 0;
701
702         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
703         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
704                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
705         spin_unlock(&zone->lock);
706 }
707
708 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
709 {
710         int i;
711         int bad = 0;
712
713         trace_mm_page_free(page, order);
714         kmemcheck_free_shadow(page, order);
715
716         if (PageAnon(page))
717                 page->mapping = NULL;
718         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
719                 bad += free_pages_check(page + i);
720         if (bad)
721                 return false;
722
723         if (!PageHighMem(page)) {
724                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
725                                            PAGE_SIZE << order);
726                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728         }
729         arch_free_page(page, order);
730         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
731
732         return true;
733 }
734
735 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
736 {
737         unsigned long flags;
738         int migratetype;
739
740         if (!free_pages_prepare(page, order))
741                 return;
742
743         local_irq_save(flags);
744         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
745         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
746         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
747         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
748         local_irq_restore(flags);
749 }
750
751 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
752 {
753         unsigned int nr_pages = 1 << order;
754         struct page *p = page;
755         unsigned int loop;
756
757         prefetchw(p);
758         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
759                 prefetchw(p + 1);
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         }
763         __ClearPageReserved(p);
764         set_page_count(p, 0);
765
766         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
767         set_page_refcounted(page);
768         __free_pages(page, order);
769 }
770
771 #ifdef CONFIG_CMA
772 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
773 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
774 {
775         unsigned i = pageblock_nr_pages;
776         struct page *p = page;
777
778         do {
779                 __ClearPageReserved(p);
780                 set_page_count(p, 0);
781         } while (++p, --i);
782
783         set_page_refcounted(page);
784         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
785         __free_pages(page, pageblock_order);
786         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
787 }
788 #endif
789
790 /*
791  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
792  * Please do not alter this order without good reasons and regression
793  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
794  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
795  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
796  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
797  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
798  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
799  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
800  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
801  *
802  * -- nyc
803  */
804 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
805         int low, int high, struct free_area *area,
806         int migratetype)
807 {
808         unsigned long size = 1 << high;
809
810         while (high > low) {
811                 area--;
812                 high--;
813                 size >>= 1;
814                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
815
816 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
817                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
818                         /*
819                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
820                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
821                          * Corresponding page table entries will not be touched,
822                          * pages will stay not present in virtual address space
823                          */
824                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
825                         set_page_guard_flag(&page[size]);
826                         set_page_private(&page[size], high);
827                         /* Guard pages are not available for any usage */
828                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
829                                                   migratetype);
830                         continue;
831                 }
832 #endif
833                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
834                 area->nr_free++;
835                 set_page_order(&page[size], high);
836         }
837 }
838
839 /*
840  * This page is about to be returned from the page allocator
841  */
842 static inline int check_new_page(struct page *page)
843 {
844         if (unlikely(page_mapcount(page) |
845                 (page->mapping != NULL)  |
846                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
847                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
848                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
849                 bad_page(page);
850                 return 1;
851         }
852         return 0;
853 }
854
855 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
856 {
857         int i;
858
859         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
860                 struct page *p = page + i;
861                 if (unlikely(check_new_page(p)))
862                         return 1;
863         }
864
865         set_page_private(page, 0);
866         set_page_refcounted(page);
867
868         arch_alloc_page(page, order);
869         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
870
871         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
872                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
873
874         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
875                 prep_compound_page(page, order);
876
877         return 0;
878 }
879
880 /*
881  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
882  * the smallest available page from the freelists
883  */
884 static inline
885 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
886                                                 int migratetype)
887 {
888         unsigned int current_order;
889         struct free_area *area;
890         struct page *page;
891
892         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
893         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
894                 area = &(zone->free_area[current_order]);
895                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
896                         continue;
897
898                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
899                                                         struct page, lru);
900                 list_del(&page->lru);
901                 rmv_page_order(page);
902                 area->nr_free--;
903                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
904                 return page;
905         }
906
907         return NULL;
908 }
909
910
911 /*
912  * This array describes the order lists are fallen back to when
913  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
914  */
915 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
916         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
917         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918 #ifdef CONFIG_CMA
919         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
920         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
921 #else
922         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
923 #endif
924         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
925 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
926         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #endif
928 };
929
930 /*
931  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
932  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
933  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
934  */
935 int move_freepages(struct zone *zone,
936                           struct page *start_page, struct page *end_page,
937                           int migratetype)
938 {
939         struct page *page;
940         unsigned long order;
941         int pages_moved = 0;
942
943 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
944         /*
945          * page_zone is not safe to call in this context when
946          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
947          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
948          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
949          * grouping pages by mobility
950          */
951         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
952 #endif
953
954         for (page = start_page; page <= end_page;) {
955                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
956                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
957
958                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
959                         page++;
960                         continue;
961                 }
962
963                 if (!PageBuddy(page)) {
964                         page++;
965                         continue;
966                 }
967
968                 order = page_order(page);
969                 list_move(&page->lru,
970                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
971                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
972                 page += 1 << order;
973                 pages_moved += 1 << order;
974         }
975
976         return pages_moved;
977 }
978
979 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
980                                 int migratetype)
981 {
982         unsigned long start_pfn, end_pfn;
983         struct page *start_page, *end_page;
984
985         start_pfn = page_to_pfn(page);
986         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
987         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
988         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
989         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
990
991         /* Do not cross zone boundaries */
992         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
993                 start_page = page;
994         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
995                 return 0;
996
997         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
998 }
999
1000 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1001                                         int start_order, int migratetype)
1002 {
1003         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1004
1005         while (nr_pageblocks--) {
1006                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1007                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1008         }
1009 }
1010
1011 /*
1012  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1013  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1014  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1015  *
1016  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1017  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1018  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1019  *
1020  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1021  * if it was unchanged).
1022  */
1023 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1024                                   int start_type, int fallback_type)
1025 {
1026         int current_order = page_order(page);
1027
1028         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1029                 return fallback_type;
1030
1031         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1032         if (current_order >= pageblock_order) {
1033                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1034                 return start_type;
1035         }
1036
1037         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1038             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1039             page_group_by_mobility_disabled) {
1040                 int pages;
1041
1042                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1043
1044                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1045                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1046                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1047
1048                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1049                         return start_type;
1050                 }
1051
1052         }
1053
1054         return fallback_type;
1055 }
1056
1057 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1058 static inline struct page *
1059 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1060 {
1061         struct free_area *area;
1062         int current_order;
1063         struct page *page;
1064         int migratetype, new_type, i;
1065
1066         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1067         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1068                                                 --current_order) {
1069                 for (i = 0;; i++) {
1070                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1071
1072                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1073                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1074                                 break;
1075
1076                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1077                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1078                                 continue;
1079
1080                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1081                                         struct page, lru);
1082                         area->nr_free--;
1083
1084                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1085                                                           start_migratetype,
1086                                                           migratetype);
1087
1088                         /* Remove the page from the freelists */
1089                         list_del(&page->lru);
1090                         rmv_page_order(page);
1091
1092                         /*
1093                          * Borrow the excess buddy pages as well, irrespective
1094                          * of whether we stole freepages, or took ownership of
1095                          * the pageblock or not.
1096                          *
1097                          * Exception: When borrowing from MIGRATE_CMA, release
1098                          * the excess buddy pages to CMA itself.
1099                          */
1100                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1101                                is_migrate_cma(migratetype)
1102                              ? migratetype : start_migratetype);
1103
1104                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order,
1105                                 current_order, start_migratetype, migratetype,
1106                                 new_type == start_migratetype);
1107
1108                         return page;
1109                 }
1110         }
1111
1112         return NULL;
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1117  * Call me with the zone->lock already held.
1118  */
1119 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1120                                                 int migratetype)
1121 {
1122         struct page *page;
1123
1124 retry_reserve:
1125         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1126
1127         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1128                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1129
1130                 /*
1131                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1132                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1133                  * and we want just one call site
1134                  */
1135                 if (!page) {
1136                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1137                         goto retry_reserve;
1138                 }
1139         }
1140
1141         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1142         return page;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1147  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1148  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1149  */
1150 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1151                         unsigned long count, struct list_head *list,
1152                         int migratetype, int cold)
1153 {
1154         int mt = migratetype, i;
1155
1156         spin_lock(&zone->lock);
1157         for (i = 0; i < count; ++i) {
1158                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1159                 if (unlikely(page == NULL))
1160                         break;
1161
1162                 /*
1163                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1164                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1165                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1166                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1167                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1168                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1169                  * properly.
1170                  */
1171                 if (likely(cold == 0))
1172                         list_add(&page->lru, list);
1173                 else
1174                         list_add_tail(&page->lru, list);
1175                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1176                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1177                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1178                                 mt = migratetype;
1179                 }
1180                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1181                 list = &page->lru;
1182                 if (is_migrate_cma(mt))
1183                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1184                                               -(1 << order));
1185         }
1186         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1187         spin_unlock(&zone->lock);
1188         return i;
1189 }
1190
1191 #ifdef CONFIG_NUMA
1192 /*
1193  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1194  * currently executing processor on remote nodes after they have
1195  * expired.
1196  *
1197  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1198  * a single processor.
1199  */
1200 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1201 {
1202         unsigned long flags;
1203         int to_drain;
1204         unsigned long batch;
1205
1206         local_irq_save(flags);
1207         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1208         if (pcp->count >= batch)
1209                 to_drain = batch;
1210         else
1211                 to_drain = pcp->count;
1212         if (to_drain > 0) {
1213                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1214                 pcp->count -= to_drain;
1215         }
1216         local_irq_restore(flags);
1217 }
1218 #endif
1219
1220 /*
1221  * Drain pages of the indicated processor.
1222  *
1223  * The processor must either be the current processor and the
1224  * thread pinned to the current processor or a processor that
1225  * is not online.
1226  */
1227 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1228 {
1229         unsigned long flags;
1230         struct zone *zone;
1231
1232         for_each_populated_zone(zone) {
1233                 struct per_cpu_pageset *pset;
1234                 struct per_cpu_pages *pcp;
1235
1236                 local_irq_save(flags);
1237                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1238
1239                 pcp = &pset->pcp;
1240                 if (pcp->count) {
1241                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1242                         pcp->count = 0;
1243                 }
1244                 local_irq_restore(flags);
1245         }
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1250  */
1251 void drain_local_pages(void *arg)
1252 {
1253         drain_pages(smp_processor_id());
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1258  *
1259  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1260  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1261  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1262  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1263  * before the call to on_each_cpu_mask().
1264  */
1265 void drain_all_pages(void)
1266 {
1267         int cpu;
1268         struct per_cpu_pageset *pcp;
1269         struct zone *zone;
1270
1271         /*
1272          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1273          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1274          */
1275         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1276
1277         /*
1278          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1279          * as offline notification will cause the notified
1280          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1281          * disables preemption as part of its processing
1282          */
1283         for_each_online_cpu(cpu) {
1284                 bool has_pcps = false;
1285                 for_each_populated_zone(zone) {
1286                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1287                         if (pcp->pcp.count) {
1288                                 has_pcps = true;
1289                                 break;
1290                         }
1291                 }
1292                 if (has_pcps)
1293                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1294                 else
1295                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1296         }
1297         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1298 }
1299
1300 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1301
1302 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1303 {
1304         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1305         unsigned long flags;
1306         int order, t;
1307         struct list_head *curr;
1308
1309         if (!zone->spanned_pages)
1310                 return;
1311
1312         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1313
1314         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1315         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1316                 if (pfn_valid(pfn)) {
1317                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1318
1319                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1320                                 swsusp_unset_page_free(page);
1321                 }
1322
1323         for_each_migratetype_order(order, t) {
1324                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1325                         unsigned long i;
1326
1327                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1328                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1329                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1330                 }
1331         }
1332         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1333 }
1334 #endif /* CONFIG_PM */
1335
1336 /*
1337  * Free a 0-order page
1338  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1339  */
1340 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1341 {
1342         struct zone *zone = page_zone(page);
1343         struct per_cpu_pages *pcp;
1344         unsigned long flags;
1345         int migratetype;
1346
1347         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1348                 return;
1349
1350         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1351         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1352         local_irq_save(flags);
1353         __count_vm_event(PGFREE);
1354
1355         /*
1356          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1357          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1358          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1359          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1360          * excessively into the page allocator
1361          */
1362         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1363                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1364                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1365                         goto out;
1366                 }
1367                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1368         }
1369
1370         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1371         if (cold)
1372                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1373         else
1374                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1375         pcp->count++;
1376         if (pcp->count >= pcp->high) {
1377                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1378                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1379                 pcp->count -= batch;
1380         }
1381
1382 out:
1383         local_irq_restore(flags);
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Free a list of 0-order pages
1388  */
1389 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1390 {
1391         struct page *page, *next;
1392
1393         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1394                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1395                 free_hot_cold_page(page, cold);
1396         }
1397 }
1398
1399 /*
1400  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1401  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1402  * Each sub-page must be freed individually.
1403  *
1404  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1405  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1406  */
1407 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1408 {
1409         int i;
1410
1411         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1412         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1413
1414 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1415         /*
1416          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1417          * otherwise free the whole shadow.
1418          */
1419         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1420                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1421 #endif
1422
1423         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1424                 set_page_refcounted(page + i);
1425 }
1426 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1427
1428 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1429 {
1430         unsigned long watermark;
1431         struct zone *zone;
1432         int mt;
1433
1434         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1435
1436         zone = page_zone(page);
1437         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1438
1439         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1440                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1441                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1442                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1443                         return 0;
1444
1445                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1446         }
1447
1448         /* Remove page from free list */
1449         list_del(&page->lru);
1450         zone->free_area[order].nr_free--;
1451         rmv_page_order(page);
1452
1453         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1454         if (order >= pageblock_order - 1) {
1455                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1456                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1457                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1458                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1459                                 set_pageblock_migratetype(page,
1460                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1461                 }
1462         }
1463
1464         return 1UL << order;
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1469  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1470  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1471  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1472  * are enabled.
1473  *
1474  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1475  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1476  */
1477 int split_free_page(struct page *page)
1478 {
1479         unsigned int order;
1480         int nr_pages;
1481
1482         order = page_order(page);
1483
1484         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1485         if (!nr_pages)
1486                 return 0;
1487
1488         /* Split into individual pages */
1489         set_page_refcounted(page);
1490         split_page(page, order);
1491         return nr_pages;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1496  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1497  * or two.
1498  */
1499 static inline
1500 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1501                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1502                         int migratetype)
1503 {
1504         unsigned long flags;
1505         struct page *page;
1506         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1507
1508 again:
1509         if (likely(order == 0)) {
1510                 struct per_cpu_pages *pcp;
1511                 struct list_head *list;
1512
1513                 local_irq_save(flags);
1514                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1515                 list = &pcp->lists[migratetype];
1516                 if (list_empty(list)) {
1517                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1518                                         pcp->batch, list,
1519                                         migratetype, cold);
1520                         if (unlikely(list_empty(list)))
1521                                 goto failed;
1522                 }
1523
1524                 if (cold)
1525                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1526                 else
1527                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1528
1529                 list_del(&page->lru);
1530                 pcp->count--;
1531         } else {
1532                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1533                         /*
1534                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1535                          *
1536                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1537                          * properly detect and handle allocation failures.
1538                          *
1539                          * We most definitely don't want callers attempting to
1540                          * allocate greater than order-1 page units with
1541                          * __GFP_NOFAIL.
1542                          */
1543                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1544                 }
1545                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1546                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1547                 spin_unlock(&zone->lock);
1548                 if (!page)
1549                         goto failed;
1550                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1551                                           get_pageblock_migratetype(page));
1552         }
1553
1554         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1555         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1556         local_irq_restore(flags);
1557
1558         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1559         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1560                 goto again;
1561         return page;
1562
1563 failed:
1564         local_irq_restore(flags);
1565         return NULL;
1566 }
1567
1568 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1569
1570 static struct {
1571         struct fault_attr attr;
1572
1573         u32 ignore_gfp_highmem;
1574         u32 ignore_gfp_wait;
1575         u32 min_order;
1576 } fail_page_alloc = {
1577         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1578         .ignore_gfp_wait = 1,
1579         .ignore_gfp_highmem = 1,
1580         .min_order = 1,
1581 };
1582
1583 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1584 {
1585         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1586 }
1587 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1588
1589 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1590 {
1591         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1592                 return false;
1593         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1594                 return false;
1595         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1596                 return false;
1597         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1598                 return false;
1599
1600         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1601 }
1602
1603 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1604
1605 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1606 {
1607         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1608         struct dentry *dir;
1609
1610         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1611                                         &fail_page_alloc.attr);
1612         if (IS_ERR(dir))
1613                 return PTR_ERR(dir);
1614
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1620                 goto fail;
1621         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1622                                 &fail_page_alloc.min_order))
1623                 goto fail;
1624
1625         return 0;
1626 fail:
1627         debugfs_remove_recursive(dir);
1628
1629         return -ENOMEM;
1630 }
1631
1632 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1633
1634 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1635
1636 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1637
1638 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1639 {
1640         return false;
1641 }
1642
1643 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1644
1645 /*
1646  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1647  * of the allocation.
1648  */
1649 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1650                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1651 {
1652         /* free_pages my go negative - that's OK */
1653         long min = mark;
1654         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1655         int o;
1656         long free_cma = 0;
1657
1658         free_pages -= (1 << order) - 1;
1659         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1660                 min -= min / 2;
1661         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1662                 min -= min / 4;
1663 #ifdef CONFIG_CMA
1664         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1665         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1666                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1667 #endif
1668
1669         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1670                 return false;
1671         for (o = 0; o < order; o++) {
1672                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1673                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1674
1675                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1676                 min >>= 1;
1677
1678                 if (free_pages <= min)
1679                         return false;
1680         }
1681         return true;
1682 }
1683
1684 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1685                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1686 {
1687         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1688                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1689 }
1690
1691 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1692                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1693 {
1694         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1697                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1698
1699         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1700                                                                 free_pages);
1701 }
1702
1703 #ifdef CONFIG_NUMA
1704 /*
1705  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1706  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1707  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1708  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1709  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1710  *
1711  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1712  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1713  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1714  *
1715  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1716  * nothing and returns NULL.
1717  *
1718  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1719  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1720  *
1721  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1722  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1723  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1724  * quickly as we can.
1725  */
1726 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1727 {
1728         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1729         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1730
1731         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1732         if (!zlc)
1733                 return NULL;
1734
1735         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1736                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1737                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1738         }
1739
1740         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1741                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1742                                         &node_states[N_MEMORY];
1743         return allowednodes;
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1748  * if it is worth looking at further for free memory:
1749  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1750  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1751  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1752  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1753  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1754  * else return false (zero) if it is not.
1755  *
1756  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1757  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1758  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1759  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1760  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1761  * into the second scan of the zonelist.
1762  *
1763  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1764  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1765  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1766  * unturned looking for a free page.
1767  */
1768 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1769                                                 nodemask_t *allowednodes)
1770 {
1771         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1772         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1773         int n;                          /* node that zone *z is on */
1774
1775         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1776         if (!zlc)
1777                 return 1;
1778
1779         i = z - zonelist->_zonerefs;
1780         n = zlc->z_to_n[i];
1781
1782         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1783         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1788  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1789  * from that zone don't waste time re-examining it.
1790  */
1791 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1792 {
1793         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1794         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1795
1796         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1797         if (!zlc)
1798                 return;
1799
1800         i = z - zonelist->_zonerefs;
1801
1802         set_bit(i, zlc->fullzones);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1807  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1808  */
1809 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1810 {
1811         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1812
1813         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1814         if (!zlc)
1815                 return;
1816
1817         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1818 }
1819
1820 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1821 {
1822         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1823 }
1824
1825 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1826 {
1827         int i;
1828
1829         for_each_online_node(i)
1830                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1831                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1832                 else
1833                         zone_reclaim_mode = 1;
1834 }
1835
1836 #else   /* CONFIG_NUMA */
1837
1838 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1839 {
1840         return NULL;
1841 }
1842
1843 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1844                                 nodemask_t *allowednodes)
1845 {
1846         return 1;
1847 }
1848
1849 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1850 {
1851 }
1852
1853 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1854 {
1855 }
1856
1857 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1858 {
1859         return true;
1860 }
1861
1862 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1863 {
1864 }
1865 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1866
1867 /*
1868  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1869  * a page.
1870  */
1871 static struct page *
1872 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1873                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1874                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1875 {
1876         struct zoneref *z;
1877         struct page *page = NULL;
1878         int classzone_idx;
1879         struct zone *zone;
1880         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1881         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1882         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1883
1884         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1885 zonelist_scan:
1886         /*
1887          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1888          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1889          */
1890         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1891                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1892                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1893                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1894                                 continue;
1895                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1896                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1897                                 continue;
1898                 /*
1899                  * When allocating a page cache page for writing, we
1900                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1901                  * limit, such that no single zone holds more than its
1902                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1903                  * The dirty limits take into account the zone's
1904                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1905                  * should be able to balance it without having to
1906                  * write pages from its LRU list.
1907                  *
1908                  * This may look like it could increase pressure on
1909                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1910                  * before they are full.  But the pages that do spill
1911                  * over are limited as the lower zones are protected
1912                  * by this very same mechanism.  It should not become
1913                  * a practical burden to them.
1914                  *
1915                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1916                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1917                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1918                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1919                  * zones are together not big enough to reach the
1920                  * global limit.  The proper fix for these situations
1921                  * will require awareness of zones in the
1922                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1923                  */
1924                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1925                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1926                         goto this_zone_full;
1927
1928                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1929                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1930                         unsigned long mark;
1931                         int ret;
1932
1933                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1934                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1935                                     classzone_idx, alloc_flags))
1936                                 goto try_this_zone;
1937
1938                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1939                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1940                                 /*
1941                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1942                                  * and before considering the first zone allowed
1943                                  * by the cpuset.
1944                                  */
1945                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1946                                 zlc_active = 1;
1947                                 did_zlc_setup = 1;
1948                         }
1949
1950                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1951                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1952                                 goto this_zone_full;
1953
1954                         /*
1955                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1956                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1957                          */
1958                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1959                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1960                                 continue;
1961
1962                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1963                         switch (ret) {
1964                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1965                                 /* did not scan */
1966                                 continue;
1967                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1968                                 /* scanned but unreclaimable */
1969                                 continue;
1970                         default:
1971                                 /* did we reclaim enough */
1972                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1973                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1974                                         goto try_this_zone;
1975
1976                                 /*
1977                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1978                                  * Only mark the zone full if checking the min
1979                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1980                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1981                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1982                                  * when the watermark is between the low and
1983                                  * min watermarks.
1984                                  */
1985                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1986                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1987                                         goto this_zone_full;
1988
1989                                 continue;
1990                         }
1991                 }
1992
1993 try_this_zone:
1994                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1995                                                 gfp_mask, migratetype);
1996                 if (page)
1997                         break;
1998 this_zone_full:
1999                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2000                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2001         }
2002
2003         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2004                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2005                 zlc_active = 0;
2006                 goto zonelist_scan;
2007         }
2008
2009         if (page)
2010                 /*
2011                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2012                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2013                  * that the caller is taking steps that will free more
2014                  * memory. The caller should avoid the page being used
2015                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2016                  */
2017                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2018
2019         return page;
2020 }
2021
2022 /*
2023  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2024  * meminfo in irq context.
2025  */
2026 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2027 {
2028         bool ret = false;
2029
2030 #if NODES_SHIFT > 8
2031         ret = in_interrupt();
2032 #endif
2033         return ret;
2034 }
2035
2036 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2037                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2038                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2039
2040 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2041 {
2042         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2043
2044         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2045             debug_guardpage_minorder() > 0)
2046                 return;
2047
2048         /*
2049          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2050          * be inhibited in non-blockable contexts.
2051          */
2052         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2053                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2054
2055         /*
2056          * This documents exceptions given to allocations in certain
2057          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2058          * of allowed nodes.
2059          */
2060         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2061                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2062                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2063                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2064         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2065                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2066
2067         if (fmt) {
2068                 struct va_format vaf;
2069                 va_list args;
2070
2071                 va_start(args, fmt);
2072
2073                 vaf.fmt = fmt;
2074                 vaf.va = &args;
2075
2076                 pr_warn("%pV", &vaf);
2077
2078                 va_end(args);
2079         }
2080
2081         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2082                 current->comm, order, gfp_mask);
2083
2084         dump_stack();
2085         if (!should_suppress_show_mem())
2086                 show_mem(filter);
2087 }
2088
2089 static inline int
2090 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2091                                 unsigned long did_some_progress,
2092                                 unsigned long pages_reclaimed)
2093 {
2094         /* Do not loop if specifically requested */
2095         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2096                 return 0;
2097
2098         /* Always retry if specifically requested */
2099         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2100                 return 1;
2101
2102         /*
2103          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2104          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2105          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2106          */
2107         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2108                 return 0;
2109
2110         /*
2111          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2112          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2113          * implementations.
2114          */
2115         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2116                 return 1;
2117
2118         /*
2119          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2120          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2121          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2122          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2123          * allocation still fails, we stop retrying.
2124          */
2125         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2126                 return 1;
2127
2128         return 0;
2129 }
2130
2131 static inline struct page *
2132 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2133         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2134         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2135         int migratetype)
2136 {
2137         struct page *page;
2138
2139         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2140         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2141                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2142                 return NULL;
2143         }
2144
2145         /*
2146          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2147          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2148          * we're still under heavy pressure.
2149          */
2150         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2151                 order, zonelist, high_zoneidx,
2152                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2153                 preferred_zone, migratetype);
2154         if (page)
2155                 goto out;
2156
2157         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2158                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2159                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2160                         goto out;
2161                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2162                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2163                         goto out;
2164                 /*
2165                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2166                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2167                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2168                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2169                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2170                  */
2171                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2172                         goto out;
2173         }
2174         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2175         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2176
2177 out:
2178         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2179         return page;
2180 }
2181
2182 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2183 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2184 static struct page *
2185 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2186         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2187         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2188         int migratetype, bool sync_migration,
2189         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2190         unsigned long *did_some_progress)
2191 {
2192         if (!order)
2193                 return NULL;
2194
2195         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2196                 *deferred_compaction = true;
2197                 return NULL;
2198         }
2199
2200         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2201         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2202                                                 nodemask, sync_migration,
2203                                                 contended_compaction);
2204         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2205
2206         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2207                 struct page *page;
2208
2209                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2210                 drain_pages(get_cpu());
2211                 put_cpu();
2212
2213                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2214                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2215                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2216                                 preferred_zone, migratetype);
2217                 if (page) {
2218                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2219                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2220                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2221                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2222                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2223                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2224                         return page;
2225                 }
2226
2227                 /*
2228                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2229                  * The most likely reason is that pages exist,
2230                  * but not enough to satisfy watermarks.
2231                  */
2232                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2233
2234                 /*
2235                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2236                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2237                  */
2238                 if (sync_migration)
2239                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2240
2241                 cond_resched();
2242         }
2243
2244         return NULL;
2245 }
2246 #else
2247 static inline struct page *
2248 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2249         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2250         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2251         int migratetype, bool sync_migration,
2252         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2253         unsigned long *did_some_progress)
2254 {
2255         return NULL;
2256 }
2257 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2258
2259 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2260 static int
2261 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2262                   nodemask_t *nodemask)
2263 {
2264         struct reclaim_state reclaim_state;
2265         int progress;
2266
2267         cond_resched();
2268
2269         /* We now go into synchronous reclaim */
2270         cpuset_memory_pressure_bump();
2271         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2272         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2273         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2274         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2275
2276         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2277
2278         current->reclaim_state = NULL;
2279         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2280         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2281
2282         cond_resched();
2283
2284         return progress;
2285 }
2286
2287 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2288 static inline struct page *
2289 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2290         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2291         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2292         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2293 {
2294         struct page *page = NULL;
2295         bool drained = false;
2296
2297         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2298                                                nodemask);
2299         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2300                 return NULL;
2301
2302         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2303         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2304                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2305
2306 retry:
2307         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2308                                         zonelist, high_zoneidx,
2309                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2310                                         preferred_zone, migratetype);
2311
2312         /*
2313          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2314          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2315          */
2316         if (!page && !drained) {
2317                 drain_all_pages();
2318                 drained = true;
2319                 goto retry;
2320         }
2321
2322         return page;
2323 }
2324
2325 /*
2326  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2327  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2328  */
2329 static inline struct page *
2330 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2331         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2332         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2333         int migratetype)
2334 {
2335         struct page *page;
2336
2337         do {
2338                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2339                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2340                         preferred_zone, migratetype);
2341
2342                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2343                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2344         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2345
2346         return page;
2347 }
2348
2349 static inline
2350 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2351                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2352                                                 enum zone_type classzone_idx)
2353 {
2354         struct zoneref *z;
2355         struct zone *zone;
2356
2357         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2358                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2359 }
2360
2361 static inline int
2362 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2363 {
2364         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2365         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2366
2367         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2368         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2369
2370         /*
2371          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2372          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2373          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2374          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2375          */
2376         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2377
2378         if (!wait) {
2379                 /*
2380                  * Not worth trying to allocate harder for
2381                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2382                  */
2383                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2384                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2385                 /*
2386                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2387                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2388                  */
2389                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2390         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2391                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2392
2393         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2394                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2395                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2396                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2397                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2398                 else if (!in_interrupt() &&
2399                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2400                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2401                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2402         }
2403 #ifdef CONFIG_CMA
2404         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2405                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2406 #endif
2407         return alloc_flags;
2408 }
2409
2410 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2411 {
2412         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2413 }
2414
2415 static inline struct page *
2416 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2417         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2418         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2419         int migratetype)
2420 {
2421         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2422         struct page *page = NULL;
2423         int alloc_flags;
2424         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2425         unsigned long did_some_progress;
2426         bool sync_migration = false;
2427         bool deferred_compaction = false;
2428         bool contended_compaction = false;
2429
2430         /*
2431          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2432          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2433          * be using allocators in order of preference for an area that is
2434          * too large.
2435          */
2436         if (order >= MAX_ORDER) {
2437                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2438                 return NULL;
2439         }
2440
2441         /*
2442          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2443          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2444          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2445          * using a larger set of nodes after it has established that the
2446          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2447          * over allocated.
2448          */
2449         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2450                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2451                 goto nopage;
2452
2453 restart:
2454         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2455                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2456                                                 zone_idx(preferred_zone));
2457
2458         /*
2459          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2460          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2461          * to how we want to proceed.
2462          */
2463         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2464
2465         /*
2466          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2467          * cpusets.
2468          */
2469         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2470                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2471                                         &preferred_zone);
2472
2473 rebalance:
2474         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2475         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2476                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2477                         preferred_zone, migratetype);
2478         if (page)
2479                 goto got_pg;
2480
2481         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2482         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2483                 /*
2484                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2485                  * the allocation is high priority and these type of
2486                  * allocations are system rather than user orientated
2487                  */
2488                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2489
2490                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2491                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2492                                 preferred_zone, migratetype);
2493                 if (page) {
2494                         goto got_pg;
2495                 }
2496         }
2497
2498         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2499         if (!wait)
2500                 goto nopage;
2501
2502         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2503         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2504                 goto nopage;
2505
2506         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2507         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2508                 goto nopage;
2509
2510         /*
2511          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2512          * attempts after direct reclaim are synchronous
2513          */
2514         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2515                                         zonelist, high_zoneidx,
2516                                         nodemask,
2517                                         alloc_flags, preferred_zone,
2518                                         migratetype, sync_migration,
2519                                         &contended_compaction,
2520                                         &deferred_compaction,
2521                                         &did_some_progress);
2522         if (page)
2523                 goto got_pg;
2524         sync_migration = true;
2525
2526         /*
2527          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2528          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2529          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2530          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2531          */
2532         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2533                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2534                 goto nopage;
2535
2536         /* Try direct reclaim and then allocating */
2537         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2538                                         zonelist, high_zoneidx,
2539                                         nodemask,
2540                                         alloc_flags, preferred_zone,
2541                                         migratetype, &did_some_progress);
2542         if (page)
2543                 goto got_pg;
2544
2545         /*
2546          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2547          * running out of options and have to consider going OOM
2548          */
2549         if (!did_some_progress) {
2550                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2551                         if (oom_killer_disabled)
2552                                 goto nopage;
2553                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2554                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2555                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2556                                 goto nopage;
2557                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2558                                         zonelist, high_zoneidx,
2559                                         nodemask, preferred_zone,
2560                                         migratetype);
2561                         if (page)
2562                                 goto got_pg;
2563
2564                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2565                                 /*
2566                                  * The oom killer is not called for high-order
2567                                  * allocations that may fail, so if no progress
2568                                  * is being made, there are no other options and
2569                                  * retrying is unlikely to help.
2570                                  */
2571                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2572                                         goto nopage;
2573                                 /*
2574                                  * The oom killer is not called for lowmem
2575                                  * allocations to prevent needlessly killing
2576                                  * innocent tasks.
2577                                  */
2578                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2579                                         goto nopage;
2580                         }
2581
2582                         goto restart;
2583                 }
2584         }
2585
2586         /* Check if we should retry the allocation */
2587         pages_reclaimed += did_some_progress;
2588         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2589                                                 pages_reclaimed)) {
2590                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2591                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2592                 goto rebalance;
2593         } else {
2594                 /*
2595                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2596                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2597                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2598                  */
2599                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2600                                         zonelist, high_zoneidx,
2601                                         nodemask,
2602                                         alloc_flags, preferred_zone,
2603                                         migratetype, sync_migration,
2604                                         &contended_compaction,
2605                                         &deferred_compaction,
2606                                         &did_some_progress);
2607                 if (page)
2608                         goto got_pg;
2609         }
2610
2611 nopage:
2612         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2613         return page;
2614 got_pg:
2615         if (kmemcheck_enabled)
2616                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2617
2618         return page;
2619 }
2620
2621 /*
2622  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2623  */
2624 struct page *
2625 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2626                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2627 {
2628         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2629         struct zone *preferred_zone;
2630         struct page *page = NULL;
2631         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2632         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2633         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2634         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2635
2636         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2637
2638         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2639
2640         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2641
2642         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2643                 return NULL;
2644
2645         /*
2646          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2647          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2648          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2649          */
2650         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2651                 return NULL;
2652
2653         /*
2654          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2655          * verified in the (always inline) callee
2656          */
2657         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2658                 return NULL;
2659
2660 retry_cpuset:
2661         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2662
2663         /* The preferred zone is used for statistics later */
2664         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2665                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2666                                 &preferred_zone);
2667         if (!preferred_zone)
2668                 goto out;
2669
2670 #ifdef CONFIG_CMA
2671         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2672                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2673 #endif
2674         /* First allocation attempt */
2675         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2676                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2677                         preferred_zone, migratetype);
2678         if (unlikely(!page)) {
2679                 /*
2680                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2681                  * can deadlock because I/O on the device might not
2682                  * complete.
2683                  */
2684                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2685                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2686                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2687                                 preferred_zone, migratetype);
2688         }
2689
2690         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2691
2692 out:
2693         /*
2694          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2695          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2696          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2697          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2698          */
2699         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2700                 goto retry_cpuset;
2701
2702         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2703
2704         return page;
2705 }
2706 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2707
2708 /*
2709  * Common helper functions.
2710  */
2711 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2712 {
2713         struct page *page;
2714
2715         /*
2716          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2717          * a highmem page
2718          */
2719         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2720
2721         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2722         if (!page)
2723                 return 0;
2724         return (unsigned long) page_address(page);
2725 }
2726 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2727
2728 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2729 {
2730         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2731 }
2732 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2733
2734 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2735 {
2736         if (put_page_testzero(page)) {
2737                 if (order == 0)
2738                         free_hot_cold_page(page, 0);
2739                 else
2740                         __free_pages_ok(page, order);
2741         }
2742 }
2743
2744 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2745
2746 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2747 {
2748         if (addr != 0) {
2749                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2750                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2751         }
2752 }
2753
2754 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2755
2756 /*
2757  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2758  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2759  *
2760  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2761  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2762  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2763  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2764  *
2765  * The caller knows better which flags it relies on.
2766  */
2767 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2768 {
2769         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2770         __free_pages(page, order);
2771 }
2772
2773 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2774 {
2775         if (addr != 0) {
2776                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2777                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2778         }
2779 }
2780
2781 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2782 {
2783         if (addr) {
2784                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2785                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2786
2787                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2788                 while (used < alloc_end) {
2789                         free_page(used);
2790                         used += PAGE_SIZE;
2791                 }
2792         }
2793         return (void *)addr;
2794 }
2795
2796 /**
2797  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2798  * @size: the number of bytes to allocate
2799  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2800  *
2801  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2802  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2803  * allocate memory in power-of-two pages.
2804  *
2805  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2806  *
2807  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2808  */
2809 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2810 {
2811         unsigned int order = get_order(size);
2812         unsigned long addr;
2813
2814         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2815         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2818
2819 /**
2820  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2821  *                         pages on a node.
2822  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2823  * @size: the number of bytes to allocate
2824  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2825  *
2826  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2827  * back.
2828  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2829  * but is not exact.
2830  */
2831 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2832 {
2833         unsigned order = get_order(size);
2834         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2835         if (!p)
2836                 return NULL;
2837         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2838 }
2839 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2840
2841 /**
2842  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2843  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2844  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2845  *
2846  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2847  */
2848 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2849 {
2850         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2851         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2852
2853         while (addr < end) {
2854                 free_page(addr);
2855                 addr += PAGE_SIZE;
2856         }
2857 }
2858 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2859
2860 /**
2861  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2862  * @offset: The zone index of the highest zone
2863  *
2864  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2865  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2866  * zone, the number of pages is calculated as:
2867  *     managed_pages - high_pages
2868  */
2869 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2870 {
2871         struct zoneref *z;
2872         struct zone *zone;
2873
2874         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2875         unsigned long sum = 0;
2876
2877         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2878
2879         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2880                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2881                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2882                 if (size > high)
2883                         sum += size - high;
2884         }
2885
2886         return sum;
2887 }
2888
2889 /**
2890  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2891  *
2892  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2893  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2894  */
2895 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2896 {
2897         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2898 }
2899 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2900
2901 /**
2902  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2903  *
2904  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2905  * high watermark within all zones.
2906  */
2907 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2908 {
2909         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2910 }
2911
2912 static inline void show_node(struct zone *zone)
2913 {
2914         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2915                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2916 }
2917
2918 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2919 {
2920         val->totalram = totalram_pages;
2921         val->sharedram = 0;
2922         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2923         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2924         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2925         val->freehigh = nr_free_highpages();
2926         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2927 }
2928
2929 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2930
2931 #ifdef CONFIG_NUMA
2932 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2933 {
2934         int zone_type;          /* needs to be signed */
2935         unsigned long managed_pages = 0;
2936         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2937
2938         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2939                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2940         val->totalram = managed_pages;
2941         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2942 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2943         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2944         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2945                         NR_FREE_PAGES);
2946 #else
2947         val->totalhigh = 0;
2948         val->freehigh = 0;
2949 #endif
2950         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2951 }
2952 #endif
2953
2954 /*
2955  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2956  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2957  */
2958 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2959 {
2960         bool ret = false;
2961         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2962
2963         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2964                 goto out;
2965
2966         do {
2967                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2968                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2969         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2970 out:
2971         return ret;
2972 }
2973
2974 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2975
2976 static void show_migration_types(unsigned char type)
2977 {
2978         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2979                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2980                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2981                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2982                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2983 #ifdef CONFIG_CMA
2984                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2985 #endif
2986 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2987                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2988 #endif
2989         };
2990         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2991         char *p = tmp;
2992         int i;
2993
2994         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2995                 if (type & (1 << i))
2996                         *p++ = types[i];
2997         }
2998
2999         *p = '\0';
3000         printk("(%s) ", tmp);
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3005  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3006  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3007  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3008  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3009  */
3010 void show_free_areas(unsigned int filter)
3011 {
3012         int cpu;
3013         struct zone *zone;
3014
3015         for_each_populated_zone(zone) {
3016                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3017                         continue;
3018                 show_node(zone);
3019                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3020
3021                 for_each_online_cpu(cpu) {
3022                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3023
3024                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3025
3026                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3027                                cpu, pageset->pcp.high,
3028                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3029                 }
3030         }
3031
3032         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3033                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3034                 " unevictable:%lu"
3035                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3036                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3037                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3038                 " free_cma:%lu\n",
3039                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3040                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3041                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3042                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3043                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3044                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3045                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3046                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3047                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3048                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3049                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3050                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3051                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3052                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3053                 global_page_state(NR_SHMEM),
3054                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3055                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3056                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3057
3058         for_each_populated_zone(zone) {
3059                 int i;
3060
3061                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3062                         continue;
3063                 show_node(zone);
3064                 printk("%s"
3065                         " free:%lukB"
3066                         " min:%lukB"
3067                         " low:%lukB"
3068                         " high:%lukB"
3069                         " active_anon:%lukB"
3070                         " inactive_anon:%lukB"
3071                         " active_file:%lukB"
3072                         " inactive_file:%lukB"
3073                         " unevictable:%lukB"
3074                         " isolated(anon):%lukB"
3075                         " isolated(file):%lukB"
3076                         " present:%lukB"
3077                         " managed:%lukB"
3078                         " mlocked:%lukB"
3079                         " dirty:%lukB"
3080                         " writeback:%lukB"
3081                         " mapped:%lukB"
3082                         " shmem:%lukB"
3083                         " slab_reclaimable:%lukB"
3084                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3085                         " kernel_stack:%lukB"
3086                         " pagetables:%lukB"
3087                         " unstable:%lukB"
3088                         " bounce:%lukB"
3089                         " free_cma:%lukB"
3090                         " writeback_tmp:%lukB"
3091                         " pages_scanned:%lu"
3092                         " all_unreclaimable? %s"
3093                         "\n",
3094                         zone->name,
3095                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3096                         K(min_wmark_pages(zone)),
3097                         K(low_wmark_pages(zone)),
3098                         K(high_wmark_pages(zone)),
3099                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3100                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3101                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3102                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3103                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3104                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3105                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3106                         K(zone->present_pages),
3107                         K(zone->managed_pages),
3108                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3109                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3110                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3111                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3112                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3113                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3114                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3115                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3116                                 THREAD_SIZE / 1024,
3117                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3118                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3119                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3120                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3121                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3122                         zone->pages_scanned,
3123                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3124                         );
3125                 printk("lowmem_reserve[]:");
3126                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3127                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3128                 printk("\n");
3129         }
3130
3131         for_each_populated_zone(zone) {
3132                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3133                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3134
3135                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3136                         continue;
3137                 show_node(zone);
3138                 printk("%s: ", zone->name);
3139
3140                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3141                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3142                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3143                         int type;
3144
3145                         nr[order] = area->nr_free;
3146                         total += nr[order] << order;
3147
3148                         types[order] = 0;
3149                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3150                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3151                                         types[order] |= 1 << type;
3152                         }
3153                 }
3154                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3155                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3156                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3157                         if (nr[order])
3158                                 show_migration_types(types[order]);
3159                 }
3160                 printk("= %lukB\n", K(total));
3161         }
3162
3163         hugetlb_show_meminfo();
3164
3165         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3166
3167         show_swap_cache_info();
3168 }
3169
3170 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3171 {
3172         zoneref->zone = zone;
3173         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3174 }
3175
3176 /*
3177  * Builds allocation fallback zone lists.
3178  *
3179  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3180  */
3181 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3182                                 int nr_zones)
3183 {
3184         struct zone *zone;
3185         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3186
3187         do {
3188                 zone_type--;
3189                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3190                 if (populated_zone(zone)) {
3191                         zoneref_set_zone(zone,
3192                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3193                         check_highest_zone(zone_type);
3194                 }
3195         } while (zone_type);
3196
3197         return nr_zones;
3198 }
3199
3200
3201 /*
3202  *  zonelist_order:
3203  *  0 = automatic detection of better ordering.
3204  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3205  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3206  *
3207  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3208  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3209  */
3210 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3211 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3212 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3213
3214 /* zonelist order in the kernel.
3215  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3216  */
3217 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3218 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3219
3220
3221 #ifdef CONFIG_NUMA
3222 /* The value user specified ....changed by config */
3223 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3224 /* string for sysctl */
3225 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3226 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3227
3228 /*
3229  * interface for configure zonelist ordering.
3230  * command line option "numa_zonelist_order"
3231  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3232  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3233  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3234  */
3235
3236 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3237 {
3238         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3239                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3240         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3241                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3242         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3243                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3244         } else {
3245                 printk(KERN_WARNING
3246                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3247                         "%s\n", s);
3248                 return -EINVAL;
3249         }
3250         return 0;
3251 }
3252
3253 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3254 {
3255         int ret;
3256
3257         if (!s)
3258                 return 0;
3259
3260         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3261         if (ret == 0)
3262                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3263
3264         return ret;
3265 }
3266 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3267
3268 /*
3269  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3270  */
3271 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3272                 void __user *buffer, size_t *length,
3273                 loff_t *ppos)
3274 {
3275         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3276         int ret;
3277         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3278
3279         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3280         if (write) {
3281                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3282                         ret = -EINVAL;
3283                         goto out;
3284                 }
3285                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3286         }
3287         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3288         if (ret)
3289                 goto out;
3290         if (write) {
3291                 int oldval = user_zonelist_order;
3292
3293                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3294                 if (ret) {
3295                         /*
3296                          * bogus value.  restore saved string
3297                          */
3298                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3299                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3300                         user_zonelist_order = oldval;
3301                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3302                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3303                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3304                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3305                 }
3306         }
3307 out:
3308         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3309         return ret;
3310 }
3311
3312
3313 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3314 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3315
3316 /**
3317  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3318  * @node: node whose fallback list we're appending
3319  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3320  *
3321  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3322  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3323  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3324  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3325  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3326  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3327  * on them otherwise.
3328  * It returns -1 if no node is found.
3329  */
3330 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3331 {
3332         int n, val;
3333         int min_val = INT_MAX;
3334         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3335         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3336
3337         /* Use the local node if we haven't already */
3338         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3339                 node_set(node, *used_node_mask);
3340                 return node;
3341         }
3342
3343         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3344
3345                 /* Don't want a node to appear more than once */
3346                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3347                         continue;
3348
3349                 /* Use the distance array to find the distance */
3350                 val = node_distance(node, n);
3351
3352                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3353                 val += (n < node);
3354
3355                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3356                 tmp = cpumask_of_node(n);
3357                 if (!cpumask_empty(tmp))
3358                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3359
3360                 /* Slight preference for less loaded node */
3361                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3362                 val += node_load[n];
3363
3364                 if (val < min_val) {
3365                         min_val = val;
3366                         best_node = n;
3367                 }
3368         }
3369
3370         if (best_node >= 0)
3371                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3372
3373         return best_node;
3374 }
3375
3376
3377 /*
3378  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3379  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3380  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3381  */
3382 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3383 {
3384         int j;
3385         struct zonelist *zonelist;
3386
3387         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3388         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3389                 ;
3390         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3391         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3392         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Build gfp_thisnode zonelists
3397  */
3398 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3399 {
3400         int j;
3401         struct zonelist *zonelist;
3402
3403         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3404         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3405         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3406         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3407 }
3408
3409 /*
3410  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3411  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3412  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3413  * may still exist in local DMA zone.
3414  */
3415 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3416
3417 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3418 {
3419         int pos, j, node;
3420         int zone_type;          /* needs to be signed */
3421         struct zone *z;
3422         struct zonelist *zonelist;
3423
3424         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3425         pos = 0;
3426         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3427                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3428                         node = node_order[j];
3429                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3430                         if (populated_zone(z)) {
3431                                 zoneref_set_zone(z,
3432                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3433                                 check_highest_zone(zone_type);
3434                         }
3435                 }
3436         }
3437         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3438         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3439 }
3440
3441 static int default_zonelist_order(void)
3442 {
3443         int nid, zone_type;
3444         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3445         struct zone *z;
3446         int average_size;
3447         /*
3448          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3449          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3450          * into OOM very easily.
3451          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3452          */
3453         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3454         low_kmem_size = 0;
3455         total_size = 0;
3456         for_each_online_node(nid) {
3457                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3458                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3459                         if (populated_zone(z)) {
3460                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3461                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3462                                 total_size += z->managed_pages;
3463                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3464                                 /*
3465                                  * If any node has only lowmem, then node order
3466                                  * is preferred to allow kernel allocations
3467                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3468                                  * on other nodes when there is an abundance of
3469                                  * lowmem available to allocate from.
3470                                  */
3471                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3472                         }
3473                 }
3474         }
3475         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3476             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3477                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3478         /*
3479          * look into each node's config.
3480          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3481          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3482          */
3483         average_size = total_size /
3484                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3485         for_each_online_node(nid) {
3486                 low_kmem_size = 0;
3487                 total_size = 0;
3488                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3489                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3490                         if (populated_zone(z)) {
3491                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3492                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3493                                 total_size += z->present_pages;
3494                         }
3495                 }
3496                 if (low_kmem_size &&
3497                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3498                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3499                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3500         }
3501         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3502 }
3503
3504 static void set_zonelist_order(void)
3505 {
3506         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3507                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3508         else
3509                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3510 }
3511
3512 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3513 {
3514         int j, node, load;
3515         enum zone_type i;
3516         nodemask_t used_mask;
3517         int local_node, prev_node;
3518         struct zonelist *zonelist;
3519         int order = current_zonelist_order;
3520
3521         /* initialize zonelists */
3522         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3523                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3524                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3525                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3526         }
3527
3528         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3529         local_node = pgdat->node_id;
3530         load = nr_online_nodes;
3531         prev_node = local_node;
3532         nodes_clear(used_mask);
3533
3534         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3535         j = 0;
3536
3537         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3538                 /*
3539                  * We don't want to pressure a particular node.
3540                  * So adding penalty to the first node in same
3541                  * distance group to make it round-robin.
3542                  */
3543                 if (node_distance(local_node, node) !=
3544                     node_distance(local_node, prev_node))
3545                         node_load[node] = load;
3546
3547                 prev_node = node;
3548                 load--;
3549                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3550                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3551                 else
3552                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3553         }
3554
3555         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3556                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3557                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3558         }
3559
3560         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3561 }
3562
3563 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3564 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3565 {
3566         struct zonelist *zonelist;
3567         struct zonelist_cache *zlc;
3568         struct zoneref *z;
3569
3570         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3571         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3572         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3573         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3574                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3575 }
3576
3577 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3578 /*
3579  * Return node id of node used for "local" allocations.
3580  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3581  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3582  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3583  */
3584 int local_memory_node(int node)
3585 {
3586         struct zone *zone;
3587
3588         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3589                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3590                                    NULL,
3591                                    &zone);
3592         return zone->node;
3593 }
3594 #endif
3595
3596 #else   /* CONFIG_NUMA */
3597
3598 static void set_zonelist_order(void)
3599 {
3600         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3601 }
3602
3603 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3604 {
3605         int node, local_node;
3606         enum zone_type j;
3607         struct zonelist *zonelist;
3608
3609         local_node = pgdat->node_id;
3610
3611         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3612         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3613
3614         /*
3615          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3616          * of all the other nodes.
3617          * We don't want to pressure a particular node, so when
3618          * building the zones for node N, we make sure that the
3619          * zones coming right after the local ones are those from
3620          * node N+1 (modulo N)
3621          */
3622         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3623                 if (!node_online(node))
3624                         continue;
3625                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3626         }
3627         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3628                 if (!node_online(node))
3629                         continue;
3630                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3631         }
3632
3633         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3634         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3635 }
3636
3637 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3638 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3639 {
3640         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3641 }
3642
3643 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3644
3645 /*
3646  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3647  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3648  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3649  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3650  * with interrupts disabled.
3651  *
3652  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3653  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3654  * hotplugged processors.
3655  *
3656  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3657  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3658  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3659  */
3660 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3661 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3662 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3663
3664 /*
3665  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3666  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3667  */
3668 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3669
3670 /* return values int ....just for stop_machine() */
3671 static int __build_all_zonelists(void *data)
3672 {
3673         int nid;
3674         int cpu;
3675         pg_data_t *self = data;
3676
3677 #ifdef CONFIG_NUMA
3678         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3679 #endif
3680
3681         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3682                 build_zonelists(self);
3683                 build_zonelist_cache(self);
3684         }
3685
3686         for_each_online_node(nid) {
3687                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3688
3689                 build_zonelists(pgdat);
3690                 build_zonelist_cache(pgdat);
3691         }
3692
3693         /*
3694          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3695          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3696          * each zone will be allocated later when the per cpu
3697          * allocator is available.
3698          *
3699          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3700          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3701          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3702          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3703          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3704          * (a chicken-egg dilemma).
3705          */
3706         for_each_possible_cpu(cpu) {
3707                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3708
3709 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3710                 /*
3711                  * We now know the "local memory node" for each node--
3712                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3713                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3714                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3715                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3716                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3717                  */
3718                 if (cpu_online(cpu))
3719                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3720 #endif
3721         }
3722
3723         return 0;
3724 }
3725
3726 /*
3727  * Called with zonelists_mutex held always
3728  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3729  */
3730 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3731 {
3732         set_zonelist_order();
3733
3734         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3735                 __build_all_zonelists(NULL);
3736                 mminit_verify_zonelist();
3737                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3738         } else {
3739 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3740                 if (zone)
3741                         setup_zone_pageset(zone);
3742 #endif
3743                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3744                    of zonelist */
3745                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3746                 /* cpuset refresh routine should be here */
3747         }
3748         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3749         /*
3750          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3751          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3752          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3753          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3754          * disabled and enable it later
3755          */
3756         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3757                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3758         else
3759                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3760
3761         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3762                 "Total pages: %ld\n",
3763                         nr_online_nodes,
3764                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3765                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3766                         vm_total_pages);
3767 #ifdef CONFIG_NUMA
3768         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3769 #endif
3770 }
3771
3772 /*
3773  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3774  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3775  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3776  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3777  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3778  * conservative, even though it seems large.
3779  *
3780  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3781  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3782  */
3783 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3784
3785 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3786 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3787 {
3788         unsigned long size = 1;
3789
3790         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3791
3792         while (size < pages)
3793                 size <<= 1;
3794
3795         /*
3796          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3797          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3798          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3799          */
3800         size = min(size, 4096UL);
3801
3802         return max(size, 4UL);
3803 }
3804 #else
3805 /*
3806  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3807  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3808  *
3809  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3810  *
3811  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3812  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3813  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3814  *
3815  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3816  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3817  *
3818  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3819  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3820  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3821  */
3822 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3823 {
3824         return 4096UL;
3825 }
3826 #endif
3827
3828 /*
3829  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3830  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3831  * hash function before the remainder is taken.
3832  */
3833 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3834 {
3835         return ffz(~size);
3836 }
3837
3838 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3839
3840 /*
3841  * Check if a pageblock contains reserved pages
3842  */
3843 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3844 {
3845         unsigned long pfn;
3846
3847         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3848                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3849                         return 1;
3850         }
3851         return 0;
3852 }
3853
3854 /*
3855  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3856  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3857  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3858  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3859  * blocks as reclaim kicks in
3860  */
3861 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3862 {
3863         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3864         struct page *page;
3865         unsigned long block_migratetype;
3866         int reserve;
3867
3868         /*
3869          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3870          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3871          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3872          * the block.
3873          */
3874         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3875         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3876         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3877         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3878                                                         pageblock_order;
3879
3880         /*
3881          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3882          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3883          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3884          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3885          * future allocation of hugepages at runtime.
3886          */
3887         reserve = min(2, reserve);
3888
3889         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3890                 if (!pfn_valid(pfn))
3891                         continue;
3892                 page = pfn_to_page(pfn);
3893
3894                 /* Watch out for overlapping nodes */
3895                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3896                         continue;
3897
3898                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3899
3900                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3901                 if (reserve > 0) {
3902                         /*
3903                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3904                          * them.
3905                          */
3906                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3907                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3908                                 continue;
3909
3910                         /* If this block is reserved, account for it */
3911                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3912                                 reserve--;
3913                                 continue;
3914                         }
3915
3916                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3917                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3918                                 set_pageblock_migratetype(page,
3919                                                         MIGRATE_RESERVE);
3920                                 move_freepages_block(zone, page,
3921                                                         MIGRATE_RESERVE);
3922                                 reserve--;
3923                                 continue;
3924                         }
3925                 }
3926
3927                 /*
3928                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3929                  * take it back
3930                  */
3931                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3932                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3933                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3934                 }
3935         }
3936 }
3937
3938 /*
3939  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3940  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3941  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3942  */
3943 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3944                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3945 {
3946         struct page *page;
3947         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3948         unsigned long pfn;
3949         struct zone *z;
3950
3951         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3952                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3953
3954         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3955         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3956                 /*
3957                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3958                  * handed to this function.  They do not
3959                  * exist on hotplugged memory.
3960                  */
3961                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3962                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3963                                 continue;
3964                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3965                                 continue;
3966                 }
3967                 page = pfn_to_page(pfn);
3968                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3969                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3970                 init_page_count(page);
3971                 page_mapcount_reset(page);
3972                 page_nid_reset_last(page);
3973                 SetPageReserved(page);
3974                 /*
3975                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3976                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3977                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3978                  * the address space during boot when many long-lived
3979                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3980                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3981                  * setup_zone_migrate_reserve()
3982                  *
3983                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3984                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3985                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3986                  * pfn out of zone.
3987                  */
3988                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3989                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3990                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3991                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3992
3993                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3994 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3995                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3996                 if (!is_highmem_idx(zone))
3997                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3998 #endif
3999         }
4000 }
4001
4002 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4003 {
4004         int order, t;
4005         for_each_migratetype_order(order, t) {
4006                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4007                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4008         }
4009 }
4010
4011 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4012 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4013         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4014 #endif
4015
4016 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4017 {
4018 #ifdef CONFIG_MMU
4019         int batch;
4020
4021         /*
4022          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4023          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4024          *
4025          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4026          */
4027         batch = zone->managed_pages / 1024;
4028         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4029                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4030         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4031         if (batch < 1)
4032                 batch = 1;
4033
4034         /*
4035          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4036          * of 2 value was found to be more likely to have
4037          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4038          *
4039          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4040          * batches of pages, one task can end up with a lot
4041          * of pages of one half of the possible page colors
4042          * and the other with pages of the other colors.
4043          */
4044         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4045
4046         return batch;
4047
4048 #else
4049         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4050          * conditions.
4051          *
4052          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4053          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4054          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4055          *
4056          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4057          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4058          * can be a significant delay between the individual batches being
4059          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4060          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4061          */
4062         return 0;
4063 #endif
4064 }
4065
4066 /*
4067  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4068  * ->batch must never be higher then ->high.
4069  * The following function updates them in a safe manner without read side
4070  * locking.
4071  *
4072  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4073  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4074  *
4075  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4076  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4077  * exist).
4078  */
4079 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4080                 unsigned long batch)
4081 {
4082        /* start with a fail safe value for batch */
4083         pcp->batch = 1;
4084         smp_wmb();
4085
4086        /* Update high, then batch, in order */
4087         pcp->high = high;
4088         smp_wmb();
4089
4090         pcp->batch = batch;
4091 }
4092
4093 /* a companion to pageset_set_high() */
4094 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4095 {
4096         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4097 }
4098
4099 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4100 {
4101         struct per_cpu_pages *pcp;
4102         int migratetype;
4103
4104         memset(p, 0, sizeof(*p));
4105
4106         pcp = &p->pcp;
4107         pcp->count = 0;
4108         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4109                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4110 }
4111
4112 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4113 {
4114         pageset_init(p);
4115         pageset_set_batch(p, batch);
4116 }
4117
4118 /*
4119  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4120  * to the value high for the pageset p.
4121  */
4122 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4123                                 unsigned long high)
4124 {
4125         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4126         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4127                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4128
4129         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4130 }
4131
4132 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4133                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4134 {
4135         if (percpu_pagelist_fraction)
4136                 pageset_set_high(pcp,
4137                         (zone->managed_pages /
4138                                 percpu_pagelist_fraction));
4139         else
4140                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4141 }
4142
4143 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4144 {
4145         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4146
4147         pageset_init(pcp);
4148         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4149 }
4150
4151 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4152 {
4153         int cpu;
4154         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4155         for_each_possible_cpu(cpu)
4156                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4157 }
4158
4159 /*
4160  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4161  * Before this call only boot pagesets were available.
4162  */
4163 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4164 {
4165         struct zone *zone;
4166
4167         for_each_populated_zone(zone)
4168                 setup_zone_pageset(zone);
4169 }
4170
4171 static noinline __init_refok
4172 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4173 {
4174         int i;
4175         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4176         size_t alloc_size;
4177
4178         /*
4179          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4180          * per zone.
4181          */
4182         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4183                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4184         zone->wait_table_bits =
4185                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4186         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4187                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4188
4189         if (!slab_is_available()) {
4190                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4191                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4192         } else {
4193                 /*
4194                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4195                  * via memory hot-add.
4196                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4197                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4198                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4199                  * node itself as well.
4200                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4201                  * necessary.
4202                  */
4203                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4204         }
4205         if (!zone->wait_table)
4206                 return -ENOMEM;
4207
4208         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4209                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4210
4211         return 0;
4212 }
4213
4214 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4215 {
4216         /*
4217          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4218          * relies on the ability of the linker to provide the
4219          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4220          */
4221         zone->pageset = &boot_pageset;
4222
4223         if (zone->present_pages)
4224                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4225                         zone->name, zone->present_pages,
4226                                          zone_batchsize(zone));
4227 }
4228
4229 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4230                                         unsigned long zone_start_pfn,
4231                                         unsigned long size,
4232                                         enum memmap_context context)
4233 {
4234         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4235         int ret;
4236         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4237         if (ret)
4238                 return ret;
4239         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4240
4241         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4242
4243         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4244                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4245                         pgdat->node_id,
4246                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4247                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4248
4249         zone_init_free_lists(zone);
4250
4251         return 0;
4252 }
4253
4254 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4255 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4256 /*
4257  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4258  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4259  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4260  * alternative
4261  */
4262 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4263 {
4264         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4265         int i, nid;
4266         /*
4267          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4268          * when the kernel is running single-threaded.
4269          */
4270         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4271         static int __meminitdata last_nid;
4272
4273         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4274                 return last_nid;
4275
4276         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4277                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4278                         last_start_pfn = start_pfn;
4279                         last_end_pfn = end_pfn;
4280                         last_nid = nid;
4281                         return nid;
4282                 }
4283         /* This is a memory hole */
4284         return -1;
4285 }
4286 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4287
4288 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4289 {
4290         int nid;
4291
4292         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4293         if (nid >= 0)
4294                 return nid;
4295         /* just returns 0 */
4296         return 0;
4297 }
4298
4299 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4300 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4301 {
4302         int nid;
4303
4304         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4305         if (nid >= 0 && nid != node)
4306                 return false;
4307         return true;
4308 }
4309 #endif
4310
4311 /**
4312  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4313  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4314  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4315  *
4316  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4317  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4318  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4319  */
4320 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4321 {
4322         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4323         int i, this_nid;
4324
4325         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4326                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4327                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4328
4329                 if (start_pfn < end_pfn)
4330                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4331                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4332                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4333         }
4334 }
4335
4336 /**
4337  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4338  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4339  *
4340  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4341  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4342  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4343  */
4344 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4345 {
4346         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4347         int i, this_nid;
4348
4349         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4350                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4351 }
4352
4353 /**
4354  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4355  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4356  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4357  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4358  *
4359  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4360  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4361  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4362  * PFNs will be 0.
4363  */
4364 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4365                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4366 {
4367         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4368         int i;
4369
4370         *start_pfn = -1UL;
4371         *end_pfn = 0;
4372
4373         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4374                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4375                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4376         }
4377
4378         if (*start_pfn == -1UL)
4379                 *start_pfn = 0;
4380 }
4381
4382 /*
4383  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4384  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4385  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4386  */
4387 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4388 {
4389         int zone_index;
4390         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4391                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4392                         continue;
4393
4394                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4395                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4396                         break;
4397         }
4398
4399         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4400         movable_zone = zone_index;
4401 }
4402
4403 /*
4404  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4405  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4406  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4407  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4408  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4409  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4410  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4411  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4412  */
4413 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4414                                         unsigned long zone_type,
4415                                         unsigned long node_start_pfn,
4416                                         unsigned long node_end_pfn,
4417                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4418                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4419 {
4420         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4421         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4422                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4423                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4424                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4425                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4426                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4427
4428                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4429                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4430                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4431                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4432
4433                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4434                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4435                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4436         }
4437 }
4438
4439 /*
4440  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4441  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4442  */
4443 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4444                                         unsigned long zone_type,
4445                                         unsigned long node_start_pfn,
4446                                         unsigned long node_end_pfn,
4447                                         unsigned long *ignored)
4448 {
4449         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4450
4451         /* Get the start and end of the zone */
4452         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4453         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4454         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4455                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4456                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4457
4458         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4459         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4460                 return 0;
4461
4462         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4463         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4464         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4465
4466         /* Return the spanned pages */
4467         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4468 }
4469
4470 /*
4471  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4472  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4473  */
4474 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4475                                 unsigned long range_start_pfn,
4476                                 unsigned long range_end_pfn)
4477 {
4478         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4479         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4480         int i;
4481
4482         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4483                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4484                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4485                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4486         }
4487         return nr_absent;
4488 }
4489
4490 /**
4491  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4492  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4493  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4494  *
4495  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4496  */
4497 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4498                                                         unsigned long end_pfn)
4499 {
4500         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4501 }
4502
4503 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4504 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4505                                         unsigned long zone_type,
4506                                         unsigned long node_start_pfn,
4507                                         unsigned long node_end_pfn,
4508                                         unsigned long *ignored)
4509 {
4510         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4511         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4512         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4513
4514         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4515         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4516
4517         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4518                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4519                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4520         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4521 }
4522
4523 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4524 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4525                                         unsigned long zone_type,
4526                                         unsigned long node_start_pfn,
4527                                         unsigned long node_end_pfn,
4528                                         unsigned long *zones_size)
4529 {
4530         return zones_size[zone_type];
4531 }
4532
4533 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4534                                                 unsigned long zone_type,
4535                                                 unsigned long node_start_pfn,
4536                                                 unsigned long node_end_pfn,
4537                                                 unsigned long *zholes_size)
4538 {
4539         if (!zholes_size)
4540                 return 0;
4541
4542         return zholes_size[zone_type];
4543 }
4544
4545 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4546
4547 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4548                                                 unsigned long node_start_pfn,
4549                                                 unsigned long node_end_pfn,
4550                                                 unsigned long *zones_size,
4551                                                 unsigned long *zholes_size)
4552 {
4553         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4554         enum zone_type i;
4555
4556         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4557                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4558                                                          node_start_pfn,
4559                                                          node_end_pfn,
4560                                                          zones_size);
4561         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4562
4563         realtotalpages = totalpages;
4564         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4565                 realtotalpages -=
4566                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4567                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4568                                                   zholes_size);
4569         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4570         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4571                                                         realtotalpages);
4572 }
4573
4574 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4575 /*
4576  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4577  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4578  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4579  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4580  * bytes.
4581  */
4582 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4583 {
4584         unsigned long usemapsize;
4585
4586         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4587         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4588         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4589         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4590         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4591
4592         return usemapsize / 8;
4593 }
4594
4595 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4596                                 struct zone *zone,
4597                                 unsigned long zone_start_pfn,
4598                                 unsigned long zonesize)
4599 {
4600         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4601         zone->pageblock_flags = NULL;
4602         if (usemapsize)
4603                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4604                                                                    usemapsize);
4605 }
4606 #else
4607 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4608                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4609 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4610
4611 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4612
4613 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4614 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4615 {
4616         unsigned int order;
4617
4618         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4619         if (pageblock_order)
4620                 return;
4621
4622         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4623                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4624         else
4625                 order = MAX_ORDER - 1;
4626
4627         /*
4628          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4629          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4630          * powerpc.
4631          */
4632         pageblock_order = order;
4633 }
4634 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4635
4636 /*
4637  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4638  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4639  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4640  * the kernel config
4641  */
4642 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4643 {
4644 }
4645
4646 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4647
4648 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4649                                                    unsigned long present_pages)
4650 {
4651         unsigned long pages = spanned_pages;
4652
4653         /*
4654          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4655          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4656          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4657          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4658          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4659          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4660          */
4661         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4662             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4663                 pages = present_pages;
4664
4665         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4666 }
4667
4668 /*
4669  * Set up the zone data structures:
4670  *   - mark all pages reserved
4671  *   - mark all memory queues empty
4672  *   - clear the memory bitmaps
4673  *
4674  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4675  */
4676 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4677                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4678                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4679 {
4680         enum zone_type j;
4681         int nid = pgdat->node_id;
4682         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4683         int ret;
4684
4685         pgdat_resize_init(pgdat);
4686 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4687         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4688         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4689         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4690 #endif
4691         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4692         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4693         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4694
4695         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4696                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4697                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4698
4699                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4700                                                   node_end_pfn, zones_size);
4701                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4702                                                                 node_start_pfn,
4703                                                                 node_end_pfn,
4704                                                                 zholes_size);
4705
4706                 /*
4707                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4708                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4709                  * and per-cpu initialisations
4710                  */
4711                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4712                 if (freesize >= memmap_pages) {
4713                         freesize -= memmap_pages;
4714                         if (memmap_pages)
4715                                 printk(KERN_DEBUG
4716                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4717                                        zone_names[j], memmap_pages);
4718                 } else
4719                         printk(KERN_WARNING
4720                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4721                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4722
4723                 /* Account for reserved pages */
4724                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4725                         freesize -= dma_reserve;
4726                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4727                                         zone_names[0], dma_reserve);
4728                 }
4729
4730                 if (!is_highmem_idx(j))
4731                         nr_kernel_pages += freesize;
4732                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4733                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4734                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4735                 nr_all_pages += freesize;
4736
4737                 zone->spanned_pages = size;
4738                 zone->present_pages = realsize;
4739                 /*
4740                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4741                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4742                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4743                  */
4744                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4745 #ifdef CONFIG_NUMA
4746                 zone->node = nid;
4747                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4748                                                 / 100;
4749                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4750 #endif
4751                 zone->name = zone_names[j];
4752                 spin_lock_init(&zone->lock);
4753                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4754                 zone_seqlock_init(zone);
4755                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4756
4757                 zone_pcp_init(zone);
4758                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4759                 if (!size)
4760                         continue;
4761
4762                 set_pageblock_order();
4763                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4764                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4765                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4766                 BUG_ON(ret);
4767                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4768                 zone_start_pfn += size;
4769         }
4770 }
4771
4772 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4773 {
4774         /* Skip empty nodes */
4775         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4776                 return;
4777
4778 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4779         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4780         if (!pgdat->node_mem_map) {
4781                 unsigned long size, start, end;
4782                 struct page *map;
4783
4784                 /*
4785                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4786                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4787                  * for the buddy allocator to function correctly.
4788                  */
4789                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4790                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4791                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4792                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4793                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4794                 if (!map)
4795                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4796                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4797         }
4798 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4799         /*
4800          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4801          */
4802         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4803                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4804 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4805                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4806                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4807 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4808         }
4809 #endif
4810 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4811 }
4812
4813 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4814                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4815 {
4816         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4817         unsigned long start_pfn = 0;
4818         unsigned long end_pfn = 0;
4819
4820         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4821         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4822
4823         pgdat->node_id = nid;
4824         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4825         init_zone_allows_reclaim(nid);
4826 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4827         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4828 #endif
4829         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4830                                   zones_size, zholes_size);
4831
4832         alloc_node_mem_map(pgdat);
4833 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4834         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4835                 nid, (unsigned long)pgdat,
4836                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4837 #endif
4838
4839         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4840                             zones_size, zholes_size);
4841 }
4842
4843 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4844
4845 #if MAX_NUMNODES > 1
4846 /*
4847  * Figure out the number of possible node ids.
4848  */
4849 void __init setup_nr_node_ids(void)
4850 {
4851         unsigned int node;
4852         unsigned int highest = 0;
4853
4854         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4855                 highest = node;
4856         nr_node_ids = highest + 1;
4857 }
4858 #endif
4859
4860 /**
4861  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4862  *
4863  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4864  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4865  * all the nodes.
4866  *
4867  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4868  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4869  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4870  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4871  *
4872  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4873  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4874  * populated node map.
4875  *
4876  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4877  * requirement (single node).
4878  */
4879 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4880 {
4881         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4882         unsigned long start, end, mask;
4883         int last_nid = -1;
4884         int i, nid;
4885
4886         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4887                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4888                         last_nid = nid;
4889                         last_end = end;
4890                         continue;
4891                 }
4892
4893                 /*
4894                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4895                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4896                  * too coarse to separate the current node from the last.
4897                  */
4898                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4899                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4900                         mask <<= 1;
4901
4902                 /* accumulate all internode masks */
4903                 accl_mask |= mask;
4904         }
4905
4906         /* convert mask to number of pages */
4907         return ~accl_mask + 1;
4908 }
4909
4910 /* Find the lowest pfn for a node */
4911 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4912 {
4913         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4914         unsigned long start_pfn;
4915         int i;
4916
4917         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4918                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4919
4920         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4921                 printk(KERN_WARNING
4922                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4923                 return 0;
4924         }
4925
4926         return min_pfn;
4927 }
4928
4929 /**
4930  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4931  *
4932  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4933  * add_active_range().
4934  */
4935 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4936 {
4937         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4938 }
4939
4940 /*
4941  * early_calculate_totalpages()
4942  * Sum pages in active regions for movable zone.
4943  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4944  */
4945 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4946 {
4947         unsigned long totalpages = 0;
4948         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4949         int i, nid;
4950
4951         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4952                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4953
4954                 totalpages += pages;
4955                 if (pages)
4956                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4957         }
4958         return totalpages;
4959 }
4960
4961 /*
4962  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4963  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4964  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4965  * others
4966  */
4967 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4968 {
4969         int i, nid;
4970         unsigned long usable_startpfn;
4971         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4972         /* save the state before borrow the nodemask */
4973         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4974         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4975         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4976
4977         /*
4978          * If movablecore was specified, calculate what size of
4979          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4980          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4981          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4982          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4983          * what movablecore would have allowed.
4984          */
4985         if (required_movablecore) {
4986                 unsigned long corepages;
4987
4988                 /*
4989                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4990                  * was requested by the user
4991                  */
4992                 required_movablecore =
4993                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4994                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4995
4996                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4997         }
4998
4999         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5000         if (!required_kernelcore)
5001                 goto out;
5002
5003         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5004         find_usable_zone_for_movable();
5005         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5006
5007 restart:
5008         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5009         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5010         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5011                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5012
5013                 /*
5014                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5015                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5016                  * amount of memory for the kernel
5017                  */
5018                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5019                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5020
5021                 /*
5022                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5023                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5024                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5025                  */
5026                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5027
5028                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5029                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5030                         unsigned long size_pages;
5031
5032                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5033                         if (start_pfn >= end_pfn)
5034                                 continue;
5035
5036                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5037                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5038                                 unsigned long kernel_pages;
5039                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5040                                                                 - start_pfn;
5041
5042                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5043                                                         kernelcore_remaining);
5044                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5045                                                         required_kernelcore);
5046
5047                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5048                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5049
5050                                         /*
5051                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5052                                          * that if we have to rebalance
5053                                          * kernelcore across nodes, we will
5054                                          * not double account here
5055                                          */
5056                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5057                                         continue;
5058                                 }
5059                                 start_pfn = usable_startpfn;
5060                         }
5061
5062                         /*
5063                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5064                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5065                          * number of pages used as kernelcore
5066                          */
5067                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5068                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5069                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5070                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5071
5072                         /*
5073                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5074                          * break if the kernelcore for this node has been
5075                          * satisfied
5076                          */
5077                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5078                                                                 size_pages);
5079                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5080                         if (!kernelcore_remaining)
5081                                 break;
5082                 }
5083         }
5084
5085         /*
5086          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5087          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5088          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5089          * satisfied
5090          */
5091         usable_nodes--;
5092         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5093                 goto restart;
5094
5095         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5096         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5097                 zone_movable_pfn[nid] =
5098                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5099
5100 out:
5101         /* restore the node_state */
5102         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5103 }
5104
5105 /* Any regular or high memory on that node ? */
5106 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5107 {
5108         enum zone_type zone_type;
5109
5110         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5111                 return;
5112
5113         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5114                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5115                 if (zone->present_pages) {
5116                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5117                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5118                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5119                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5120                         break;
5121                 }
5122         }
5123 }
5124
5125 /**
5126  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5127  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5128  *
5129  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5130  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5131  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5132  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5133  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5134  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5135  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5136  * at arch_max_dma_pfn.
5137  */
5138 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5139 {
5140         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5141         int i, nid;
5142
5143         /* Record where the zone boundaries are */
5144         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5145                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5146         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5147                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5148         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5149         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5150         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5151                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5152                         continue;
5153                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5154                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5155                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5156                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5157         }
5158         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5159         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5160
5161         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5162         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5163         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5164
5165         /* Print out the zone ranges */
5166         printk("Zone ranges:\n");
5167         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5168                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5169                         continue;
5170                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5171                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5172                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5173                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5174                 else
5175                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5176                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5177                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5178                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5179         }
5180
5181         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5182         printk("Movable zone start for each node\n");
5183         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5184                 if (zone_movable_pfn[i])
5185                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5186                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5187         }
5188
5189         /* Print out the early node map */
5190         printk("Early memory node ranges\n");
5191         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5192                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5193                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5194
5195         /* Initialise every node */
5196         mminit_verify_pageflags_layout();
5197         setup_nr_node_ids();
5198         for_each_online_node(nid) {
5199                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5200                 free_area_init_node(nid, NULL,
5201                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5202
5203                 /* Any memory on that node */
5204                 if (pgdat->node_present_pages)
5205                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5206                 check_for_memory(pgdat, nid);
5207         }
5208 }
5209
5210 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5211 {
5212         unsigned long long coremem;
5213         if (!p)
5214                 return -EINVAL;
5215
5216         coremem = memparse(p, &p);
5217         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5218
5219         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5220         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5221
5222         return 0;
5223 }
5224
5225 /*
5226  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5227  * cannot be reclaimed or migrated.
5228  */
5229 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5230 {
5231         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5232 }
5233
5234 /*
5235  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5236  * can be reclaimed or migrated.
5237  */
5238 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5239 {
5240         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5241 }
5242
5243 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5244 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5245
5246 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5247
5248 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5249 {
5250         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5251         page_zone(page)->managed_pages += count;
5252         totalram_pages += count;
5253 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5254         if (PageHighMem(page))
5255                 totalhigh_pages += count;
5256 #endif
5257         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5258 }
5259 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5260
5261 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5262 {
5263         void *pos;
5264         unsigned long pages = 0;
5265
5266         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5267         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5268         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5269                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5270                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5271                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5272         }
5273
5274         if (pages && s)
5275                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5276                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5277
5278         return pages;
5279 }
5280 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5281
5282 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5283 void free_highmem_page(struct page *page)
5284 {
5285         __free_reserved_page(page);
5286         totalram_pages++;
5287         page_zone(page)->managed_pages++;
5288         totalhigh_pages++;
5289 }
5290 #endif
5291
5292
5293 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5294 {
5295         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5296         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5297
5298         physpages = get_num_physpages();
5299         codesize = _etext - _stext;
5300         datasize = _edata - _sdata;
5301         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5302         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5303         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5304         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5305
5306         /*
5307          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5308          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5309          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5310          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5311          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5312          */
5313 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5314         do { \
5315                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5316                         size -= adj; \
5317         } while (0)
5318
5319         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5320                      _sinittext, init_code_size);
5321         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5322         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5323         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5324         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5325
5326 #undef  adj_init_size
5327
5328         printk("Memory: %luK/%luK available "
5329                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5330                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5331 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5332                ", %luK highmem"
5333 #endif
5334                "%s%s)\n",
5335                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5336                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5337                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5338                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5339 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5340                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5341 #endif
5342                str ? ", " : "", str ? str : "");
5343 }
5344
5345 /**
5346  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5347  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5348  *
5349  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5350  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5351  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5352  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5353  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5354  * smaller per-cpu batchsize.
5355  */
5356 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5357 {
5358         dma_reserve = new_dma_reserve;
5359 }
5360
5361 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5362 {
5363         free_area_init_node(0, zones_size,
5364                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5365 }
5366
5367 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5368                                  unsigned long action, void *hcpu)
5369 {
5370         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5371
5372         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5373                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5374                 drain_pages(cpu);
5375
5376                 /*
5377                  * Spill the event counters of the dead processor
5378                  * into the current processors event counters.
5379                  * This artificially elevates the count of the current
5380                  * processor.
5381                  */
5382                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5383
5384                 /*
5385                  * Zero the differential counters of the dead processor
5386                  * so that the vm statistics are consistent.
5387                  *
5388                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5389                  * race with what we are doing.
5390                  */
5391                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5392         }
5393         return NOTIFY_OK;
5394 }
5395
5396 void __init page_alloc_init(void)
5397 {
5398         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5399 }
5400
5401 /*
5402  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5403  *      or min_free_kbytes changes.
5404  */
5405 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5406 {
5407         struct pglist_data *pgdat;
5408         unsigned long reserve_pages = 0;
5409         enum zone_type i, j;
5410
5411         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5412                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5413                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5414                         unsigned long max = 0;
5415
5416                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5417                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5418                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5419                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5420                         }
5421
5422                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5423                         max += high_wmark_pages(zone);
5424
5425                         if (max > zone->managed_pages)
5426                                 max = zone->managed_pages;
5427                         reserve_pages += max;
5428                         /*
5429                          * Lowmem reserves are not available to
5430                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5431                          * kswapd tries to balance zones to their high
5432                          * watermark.  As a result, neither should be
5433                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5434                          * situation where reclaim has to clean pages
5435                          * in order to balance the zones.
5436                          */
5437                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5438                 }
5439         }
5440         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5441         totalreserve_pages = reserve_pages;
5442 }
5443
5444 /*
5445  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5446  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5447  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5448  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5449  */
5450 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5451 {
5452         struct pglist_data *pgdat;
5453         enum zone_type j, idx;
5454
5455         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5456                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5457                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5458                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5459
5460                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5461
5462                         idx = j;
5463                         while (idx) {
5464                                 struct zone *lower_zone;
5465
5466                                 idx--;
5467
5468                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5469                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5470
5471                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5472                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5473                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5474                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5475                         }
5476                 }
5477         }
5478
5479         /* update totalreserve_pages */
5480         calculate_totalreserve_pages();
5481 }
5482
5483 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5484 {
5485         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5486         unsigned long lowmem_pages = 0;
5487         struct zone *zone;
5488         unsigned long flags;
5489
5490         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5491         for_each_zone(zone) {
5492                 if (!is_highmem(zone))
5493                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5494         }
5495
5496         for_each_zone(zone) {
5497                 u64 tmp;
5498
5499                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5500                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5501                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5502                 if (is_highmem(zone)) {
5503                         /*
5504                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5505                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5506                          * value here.
5507                          *
5508                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5509                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5510                          * not be capped for highmem.
5511                          */
5512                         unsigned long min_pages;
5513
5514                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5515                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5516                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5517                 } else {
5518                         /*
5519                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5520                          * proportionate to the zone's size.
5521                          */
5522                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5523                 }
5524
5525                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5526                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5527
5528                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5529                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5530         }
5531
5532         /* update totalreserve_pages */
5533         calculate_totalreserve_pages();
5534 }
5535
5536 /**
5537  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5538  * or when memory is hot-{added|removed}
5539  *
5540  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5541  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5542  */
5543 void setup_per_zone_wmarks(void)
5544 {
5545         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5546         __setup_per_zone_wmarks();
5547         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5548 }
5549
5550 /*
5551  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5552  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5553  * to be referenced again before it is swapped out.
5554  *
5555  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5556  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5557  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5558  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5559  *
5560  * total     target    max
5561  * memory    ratio     inactive anon
5562  * -------------------------------------
5563  *   10MB       1         5MB
5564  *  100MB       1        50MB
5565  *    1GB       3       250MB
5566  *   10GB      10       0.9GB
5567  *  100GB      31         3GB
5568  *    1TB     101        10GB
5569  *   10TB     320        32GB
5570  */
5571 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5572 {
5573         unsigned int gb, ratio;
5574
5575         /* Zone size in gigabytes */
5576         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5577         if (gb)
5578                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5579         else
5580                 ratio = 1;
5581
5582         zone->inactive_ratio = ratio;
5583 }
5584
5585 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5586 {
5587         struct zone *zone;
5588
5589         for_each_zone(zone)
5590                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Initialise min_free_kbytes.
5595  *
5596  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5597  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5598  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5599  *
5600  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5601  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5602  *
5603  * which yields
5604  *
5605  * 16MB:        512k
5606  * 32MB:        724k
5607  * 64MB:        1024k
5608  * 128MB:       1448k
5609  * 256MB:       2048k
5610  * 512MB:       2896k
5611  * 1024MB:      4096k
5612  * 2048MB:      5792k
5613  * 4096MB:      8192k
5614  * 8192MB:      11584k
5615  * 16384MB:     16384k
5616  */
5617 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5618 {
5619         unsigned long lowmem_kbytes;
5620         int new_min_free_kbytes;
5621
5622         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5623         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5624
5625         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5626                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5627                 if (min_free_kbytes < 128)
5628                         min_free_kbytes = 128;
5629                 if (min_free_kbytes > 65536)
5630                         min_free_kbytes = 65536;
5631         } else {
5632                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5633                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5634         }
5635         setup_per_zone_wmarks();
5636         refresh_zone_stat_thresholds();
5637         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5638         setup_per_zone_inactive_ratio();
5639         return 0;
5640 }
5641 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5642
5643 /*
5644  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5645  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5646  *      changes.
5647  */
5648 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5649         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5650 {
5651         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5652         if (write) {
5653                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5654                 setup_per_zone_wmarks();
5655         }
5656         return 0;
5657 }
5658
5659 #ifdef CONFIG_NUMA
5660 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5661         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5662 {
5663         struct zone *zone;
5664         int rc;
5665
5666         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5667         if (rc)
5668                 return rc;
5669
5670         for_each_zone(zone)
5671                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5672                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5673         return 0;
5674 }
5675
5676 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5677         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5678 {
5679         struct zone *zone;
5680         int rc;
5681
5682         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5683         if (rc)
5684                 return rc;
5685
5686         for_each_zone(zone)
5687                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5688                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5689         return 0;
5690 }
5691 #endif
5692
5693 /*
5694  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5695  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5696  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5697  *
5698  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5699  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5700  * if in function of the boot time zone sizes.
5701  */
5702 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5703         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5704 {
5705         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5706         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5707         return 0;
5708 }
5709
5710 /*
5711  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5712  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5713  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5714  */
5715 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5716         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5717 {
5718         struct zone *zone;
5719         unsigned int cpu;
5720         int ret;
5721
5722         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5723         if (!write || (ret < 0))
5724                 return ret;
5725
5726         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5727         for_each_populated_zone(zone) {
5728                 unsigned long  high;
5729                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5730                 for_each_possible_cpu(cpu)
5731                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5732                                          high);
5733         }
5734         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5735         return 0;
5736 }
5737
5738 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5739
5740 #ifdef CONFIG_NUMA
5741 static int __init set_hashdist(char *str)
5742 {
5743         if (!str)
5744                 return 0;
5745         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5746         return 1;
5747 }
5748 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5749 #endif
5750
5751 /*
5752  * allocate a large system hash table from bootmem
5753  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5754  *   quantity of entries
5755  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5756  */
5757 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5758                                      unsigned long bucketsize,
5759                                      unsigned long numentries,
5760                                      int scale,
5761                                      int flags,
5762                                      unsigned int *_hash_shift,
5763                                      unsigned int *_hash_mask,
5764                                      unsigned long low_limit,
5765                                      unsigned long high_limit)
5766 {
5767         unsigned long long max = high_limit;
5768         unsigned long log2qty, size;
5769         void *table = NULL;
5770
5771         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5772         if (!numentries) {
5773                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5774                 numentries = nr_kernel_pages;
5775
5776                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5777                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5778                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5779
5780                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5781                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5782                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5783                 else
5784                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5785
5786                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5787                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5788                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5789                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5790                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5791                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5792                                 BUG_ON(!numentries);
5793                         }
5794                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5795                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5796         }
5797         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5798
5799         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5800         if (max == 0) {
5801                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5802                 do_div(max, bucketsize);
5803         }
5804         max = min(max, 0x80000000ULL);
5805
5806         if (numentries < low_limit)
5807                 numentries = low_limit;
5808         if (numentries > max)
5809                 numentries = max;
5810
5811         log2qty = ilog2(numentries);
5812
5813         do {
5814                 size = bucketsize << log2qty;
5815                 if (flags & HASH_EARLY)
5816                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5817                 else if (hashdist)
5818                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5819                 else {
5820                         /*
5821                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5822                          * some pages at the end of hash table which
5823                          * alloc_pages_exact() automatically does
5824                          */
5825                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5826                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5827                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5828                         }
5829                 }
5830         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5831
5832         if (!table)
5833                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5834
5835         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5836                tablename,
5837                (1UL << log2qty),
5838                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5839                size);
5840
5841         if (_hash_shift)
5842                 *_hash_shift = log2qty;
5843         if (_hash_mask)
5844                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5845
5846         return table;
5847 }
5848
5849 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5850 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5851                                                         unsigned long pfn)
5852 {
5853 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5854         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5855 #else
5856         return zone->pageblock_flags;
5857 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5858 }
5859
5860 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5861 {
5862 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5863         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5864         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5865 #else
5866         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5867         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5868 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5869 }
5870
5871 /**
5872  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5873  * @page: The page within the block of interest
5874  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5875  * @end_bitidx: The last bit of interest
5876  * returns pageblock_bits flags
5877  */
5878 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5879                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5880 {
5881         struct zone *zone;
5882         unsigned long *bitmap;
5883         unsigned long pfn, bitidx;
5884         unsigned long flags = 0;
5885         unsigned long value = 1;
5886
5887         zone = page_zone(page);
5888         pfn = page_to_pfn(page);
5889         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5890         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5891
5892         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5893                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5894                         flags |= value;
5895
5896         return flags;
5897 }
5898
5899 /**
5900  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5901  * @page: The page within the block of interest
5902  * @start_bitidx: The first bit of interest
5903  * @end_bitidx: The last bit of interest
5904  * @flags: The flags to set
5905  */
5906 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5907                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5908 {
5909         struct zone *zone;
5910         unsigned long *bitmap;
5911         unsigned long pfn, bitidx;
5912         unsigned long value = 1;
5913
5914         zone = page_zone(page);
5915         pfn = page_to_pfn(page);
5916         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5917         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5918         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5919
5920         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5921                 if (flags & value)
5922                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5923                 else
5924                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5925 }
5926
5927 /*
5928  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5929  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5930  *
5931  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5932  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5933  * expect this function should be exact.
5934  */
5935 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5936                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5937 {
5938         unsigned long pfn, iter, found;
5939         int mt;
5940
5941         /*
5942          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5943          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5944          */
5945         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5946                 return false;
5947         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5948         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5949                 return false;
5950
5951         pfn = page_to_pfn(page);
5952         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5953                 unsigned long check = pfn + iter;
5954
5955                 if (!pfn_valid_within(check))
5956                         continue;
5957
5958                 page = pfn_to_page(check);
5959                 /*
5960                  * We can't use page_count without pin a page
5961                  * because another CPU can free compound page.
5962                  * This check already skips compound tails of THP
5963                  * because their page->_count is zero at all time.
5964                  */
5965                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5966                         if (PageBuddy(page))
5967                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5968                         continue;
5969                 }
5970
5971                 /*
5972                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5973                  * page_count() is not 0.
5974                  */
5975                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5976                         continue;
5977
5978                 if (!PageLRU(page))
5979                         found++;
5980                 /*
5981                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5982                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5983                  * and it still to be fixed.
5984                  */
5985                 /*
5986                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5987                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5988                  *
5989                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5990                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5991                  * page at boot.
5992                  */
5993                 if (found > count)
5994                         return true;
5995         }
5996         return false;
5997 }
5998
5999 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6000 {
6001         struct zone *zone;
6002         unsigned long pfn;
6003
6004         /*
6005          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6006          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6007          * the zone but still within the section.
6008          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6009          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6010          */
6011         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6012                 return false;
6013
6014         zone = page_zone(page);
6015         pfn = page_to_pfn(page);
6016         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6017                 return false;
6018
6019         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6020 }
6021
6022 #ifdef CONFIG_CMA
6023
6024 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6025 {
6026         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6027                              pageblock_nr_pages) - 1);
6028 }
6029
6030 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6031 {
6032         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6033                                 pageblock_nr_pages));
6034 }
6035
6036 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6037 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6038                                         unsigned long start, unsigned long end)
6039 {
6040         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6041         unsigned long nr_reclaimed;
6042         unsigned long pfn = start;
6043         unsigned int tries = 0;
6044         int ret = 0;
6045
6046         migrate_prep();
6047
6048         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6049                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6050                         ret = -EINTR;
6051                         break;
6052                 }
6053
6054                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6055                         cc->nr_migratepages = 0;
6056                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6057                                                          pfn, end, true);
6058                         if (!pfn) {
6059                                 ret = -EINTR;
6060                                 break;
6061                         }
6062                         tries = 0;
6063                 } else if (++tries == 5) {
6064                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6065                         break;
6066                 }
6067
6068                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6069                                                         &cc->migratepages);
6070                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6071
6072                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6073                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6074         }
6075         if (ret < 0) {
6076                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6077                 return ret;
6078         }
6079         return 0;
6080 }
6081
6082 /**
6083  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6084  * @start:      start PFN to allocate
6085  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6086  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6087  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6088  *                      in range must have the same migratetype and it must
6089  *                      be either of the two.
6090  *
6091  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6092  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6093  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6094  * pages fall in.
6095  *
6096  * The PFN range must belong to a single zone.
6097  *
6098  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6099  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6100  * need to be freed with free_contig_range().
6101  */
6102 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6103                        unsigned migratetype)
6104 {
6105         unsigned long outer_start, outer_end;
6106         int ret = 0, order;
6107
6108         struct compact_control cc = {
6109                 .nr_migratepages = 0,
6110                 .order = -1,
6111                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6112                 .sync = true,
6113                 .ignore_skip_hint = true,
6114         };
6115         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6116
6117         /*
6118          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6119          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6120          * have different sizes, and due to the way page allocator
6121          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6122          * that page allocator won't try to merge buddies from
6123          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6124          * other migration type.
6125          *
6126          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6127          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6128          * we are interested in).  This will put all the pages in
6129          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6130          *
6131          * When this is done, we take the pages in range from page
6132          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6133          * page allocator will never consider using them.
6134          *
6135          * This lets us mark the pageblocks back as
6136          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6137          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6138          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6139          */
6140
6141         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6142                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6143                                        false);
6144         if (ret)
6145                 return ret;
6146
6147         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6148         if (ret)
6149                 goto done;
6150
6151         /*
6152          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6153          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6154          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6155          * What we are going to do is to allocate all pages from
6156          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6157          *
6158          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6159          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6160          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6161          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6162          * once this is done free the pages we are not interested in.
6163          *
6164          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6165          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6166          */
6167
6168         lru_add_drain_all();
6169         drain_all_pages();
6170
6171         order = 0;
6172         outer_start = start;
6173         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6174                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6175                         ret = -EBUSY;
6176                         goto done;
6177                 }
6178                 outer_start &= ~0UL << order;
6179         }
6180
6181         /* Make sure the range is really isolated. */
6182         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6183                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6184                        outer_start, end);
6185                 ret = -EBUSY;
6186                 goto done;
6187         }
6188
6189
6190         /* Grab isolated pages from freelists. */
6191         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6192         if (!outer_end) {
6193                 ret = -EBUSY;
6194                 goto done;
6195         }
6196
6197         /* Free head and tail (if any) */
6198         if (start != outer_start)
6199                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6200         if (end != outer_end)
6201                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6202
6203 done:
6204         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6205                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6206         return ret;
6207 }
6208
6209 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6210 {
6211         unsigned int count = 0;
6212
6213         for (; nr_pages--; pfn++) {
6214                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6215
6216                 count += page_count(page) != 1;
6217                 __free_page(page);
6218         }
6219         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6220 }
6221 #endif
6222
6223 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6224 /*
6225  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6226  * page high values need to be recalulated.
6227  */
6228 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6229 {
6230         unsigned cpu;
6231         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6232         for_each_possible_cpu(cpu)
6233                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6234                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6235         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6236 }
6237 #endif
6238
6239 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6240 {
6241         unsigned long flags;
6242         int cpu;
6243         struct per_cpu_pageset *pset;
6244
6245         /* avoid races with drain_pages()  */
6246         local_irq_save(flags);
6247         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6248                 for_each_online_cpu(cpu) {
6249                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6250                         drain_zonestat(zone, pset);
6251                 }
6252                 free_percpu(zone->pageset);
6253                 zone->pageset = &boot_pageset;
6254         }
6255         local_irq_restore(flags);
6256 }
6257
6258 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6259 /*
6260  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6261  */
6262 void
6263 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6264 {
6265         struct page *page;
6266         struct zone *zone;
6267         int order, i;
6268         unsigned long pfn;
6269         unsigned long flags;
6270         /* find the first valid pfn */
6271         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6272                 if (pfn_valid(pfn))
6273                         break;
6274         if (pfn == end_pfn)
6275                 return;
6276         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6277         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6278         pfn = start_pfn;
6279         while (pfn < end_pfn) {
6280                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6281                         pfn++;
6282                         continue;
6283                 }
6284                 page = pfn_to_page(pfn);
6285                 /*
6286                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6287                  * page_count() is not 0.
6288                  */
6289                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6290                         pfn++;
6291                         SetPageReserved(page);
6292                         continue;
6293                 }
6294
6295                 BUG_ON(page_count(page));
6296                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6297                 order = page_order(page);
6298 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6299                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6300                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6301 #endif
6302                 list_del(&page->lru);
6303                 rmv_page_order(page);
6304                 zone->free_area[order].nr_free--;
6305 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6306                 if (PageHighMem(page))
6307                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6308 #endif
6309                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6310                         SetPageReserved((page+i));
6311                 pfn += (1 << order);
6312         }
6313         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6314 }
6315 #endif
6316
6317 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6318 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6319 {
6320         struct zone *zone = page_zone(page);
6321         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6322         unsigned long flags;
6323         int order;
6324
6325         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6326         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6327                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6328
6329                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6330                         break;
6331         }
6332         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6333
6334         return order < MAX_ORDER;
6335 }
6336 #endif
6337
6338 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6339         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6340         {1UL << PG_error,               "error"         },
6341         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6342         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6343         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6344         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6345         {1UL << PG_active,              "active"        },
6346         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6347         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6348         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6349         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6350         {1UL << PG_private,             "private"       },
6351         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6352         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6353 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6354         {1UL << PG_head,                "head"          },
6355         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6356 #else
6357         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6358 #endif
6359         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6360         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6361         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6362         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6363         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6364 #ifdef CONFIG_MMU
6365         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6366 #endif
6367 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6368         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6369 #endif
6370 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6371         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6372 #endif
6373 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6374         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6375 #endif
6376 };
6377
6378 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6379 {
6380         const char *delim = "";
6381         unsigned long mask;
6382         int i;
6383
6384         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6385
6386         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6387
6388         /* remove zone id */
6389         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6390
6391         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6392
6393                 mask = pageflag_names[i].mask;
6394                 if ((flags & mask) != mask)
6395                         continue;
6396
6397                 flags &= ~mask;
6398                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6399                 delim = "|";
6400         }
6401
6402         /* check for left over flags */
6403         if (flags)
6404                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6405
6406         printk(")\n");
6407 }
6408
6409 void dump_page(struct page *page)
6410 {
6411         printk(KERN_ALERT
6412                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6413                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6414                 page->mapping, page->index);
6415         dump_page_flags(page->flags);
6416         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6417 }