a40b2f1cac2fb3fb5f82ca5f84f51f7182680685
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 /* Movable memory ranges, will also be used by memblock subsystem. */
206 struct movablemem_map movablemem_map = {
207         .acpi = false,
208         .nr_map = 0,
209 };
210
211 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
212 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
213 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
214 static unsigned long __initdata required_movablecore;
215 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
216 static unsigned long __meminitdata zone_movable_limit[MAX_NUMNODES];
217
218 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
219 int movable_zone;
220 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
221 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
222
223 #if MAX_NUMNODES > 1
224 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
225 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
226 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
227 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
228 #endif
229
230 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
231
232 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
233 {
234
235         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
236                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
237
238         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
239                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
240 }
241
242 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
243
244 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
245 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
246 {
247         int ret = 0;
248         unsigned seq;
249         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
250         unsigned long sp, start_pfn;
251
252         do {
253                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
254                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
255                 sp = zone->spanned_pages;
256                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
257                         ret = 1;
258         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
259
260         if (ret)
261                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
262                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
263
264         return ret;
265 }
266
267 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
268 {
269         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
270                 return 0;
271         if (zone != page_zone(page))
272                 return 0;
273
274         return 1;
275 }
276 /*
277  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
278  */
279 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
280 {
281         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
282                 return 1;
283         if (!page_is_consistent(zone, page))
284                 return 1;
285
286         return 0;
287 }
288 #else
289 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
290 {
291         return 0;
292 }
293 #endif
294
295 static void bad_page(struct page *page)
296 {
297         static unsigned long resume;
298         static unsigned long nr_shown;
299         static unsigned long nr_unshown;
300
301         /* Don't complain about poisoned pages */
302         if (PageHWPoison(page)) {
303                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
304                 return;
305         }
306
307         /*
308          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
309          * or allow a steady drip of one report per second.
310          */
311         if (nr_shown == 60) {
312                 if (time_before(jiffies, resume)) {
313                         nr_unshown++;
314                         goto out;
315                 }
316                 if (nr_unshown) {
317                         printk(KERN_ALERT
318                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
319                                 nr_unshown);
320                         nr_unshown = 0;
321                 }
322                 nr_shown = 0;
323         }
324         if (nr_shown++ == 0)
325                 resume = jiffies + 60 * HZ;
326
327         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
328                 current->comm, page_to_pfn(page));
329         dump_page(page);
330
331         print_modules();
332         dump_stack();
333 out:
334         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
335         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
336         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
337 }
338
339 /*
340  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
341  *
342  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
343  *
344  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
345  *
346  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
347  * pointing at the head page.
348  *
349  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
350  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
351  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
352  */
353
354 static void free_compound_page(struct page *page)
355 {
356         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
357 }
358
359 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
360 {
361         int i;
362         int nr_pages = 1 << order;
363
364         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
365         set_compound_order(page, order);
366         __SetPageHead(page);
367         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
368                 struct page *p = page + i;
369                 __SetPageTail(p);
370                 set_page_count(p, 0);
371                 p->first_page = page;
372         }
373 }
374
375 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
376 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
377 {
378         int i;
379         int nr_pages = 1 << order;
380         int bad = 0;
381
382         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
383                 bad_page(page);
384                 bad++;
385         }
386
387         __ClearPageHead(page);
388
389         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
390                 struct page *p = page + i;
391
392                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
393                         bad_page(page);
394                         bad++;
395                 }
396                 __ClearPageTail(p);
397         }
398
399         return bad;
400 }
401
402 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
403 {
404         int i;
405
406         /*
407          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
408          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
409          */
410         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
411         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
412                 clear_highpage(page + i);
413 }
414
415 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
416 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
417
418 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
419 {
420         unsigned long res;
421
422         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
423                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
424                 return 0;
425         }
426         _debug_guardpage_minorder = res;
427         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
428         return 0;
429 }
430 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
431
432 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
433 {
434         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
435 }
436
437 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
438 {
439         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
440 }
441 #else
442 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
443 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
444 #endif
445
446 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
447 {
448         set_page_private(page, order);
449         __SetPageBuddy(page);
450 }
451
452 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
453 {
454         __ClearPageBuddy(page);
455         set_page_private(page, 0);
456 }
457
458 /*
459  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
460  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
461  *
462  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
463  * the following equation:
464  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
465  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
466  * 1 buddy is #10:
467  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
468  *
469  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
470  * satisfies the following equation:
471  *     P = B & ~(1 << O)
472  *
473  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
474  */
475 static inline unsigned long
476 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
477 {
478         return page_idx ^ (1 << order);
479 }
480
481 /*
482  * This function checks whether a page is free && is the buddy
483  * we can do coalesce a page and its buddy if
484  * (a) the buddy is not in a hole &&
485  * (b) the buddy is in the buddy system &&
486  * (c) a page and its buddy have the same order &&
487  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
488  *
489  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
490  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
491  *
492  * For recording page's order, we use page_private(page).
493  */
494 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
495                                                                 int order)
496 {
497         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
498                 return 0;
499
500         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
501                 return 0;
502
503         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
504                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
505                 return 1;
506         }
507
508         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512         return 0;
513 }
514
515 /*
516  * Freeing function for a buddy system allocator.
517  *
518  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
519  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
520  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
521  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
522  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
523  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
524  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
525  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
526  * parts of the VM system.
527  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
528  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
529  * order is recorded in page_private(page) field.
530  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
531  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
532  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
533  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
534  * triggers coalescing into a block of larger size.
535  *
536  * -- nyc
537  */
538
539 static inline void __free_one_page(struct page *page,
540                 struct zone *zone, unsigned int order,
541                 int migratetype)
542 {
543         unsigned long page_idx;
544         unsigned long combined_idx;
545         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
546         struct page *buddy;
547
548         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
549
550         if (unlikely(PageCompound(page)))
551                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
552                         return;
553
554         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
555
556         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
557
558         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
559         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
560
561         while (order < MAX_ORDER-1) {
562                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
563                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
564                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
565                         break;
566                 /*
567                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
568                  * merge with it and move up one order.
569                  */
570                 if (page_is_guard(buddy)) {
571                         clear_page_guard_flag(buddy);
572                         set_page_private(page, 0);
573                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
574                                                   migratetype);
575                 } else {
576                         list_del(&buddy->lru);
577                         zone->free_area[order].nr_free--;
578                         rmv_page_order(buddy);
579                 }
580                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
581                 page = page + (combined_idx - page_idx);
582                 page_idx = combined_idx;
583                 order++;
584         }
585         set_page_order(page, order);
586
587         /*
588          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
589          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
590          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
591          * that is happening, add the free page to the tail of the list
592          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
593          * as a higher order page
594          */
595         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
596                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
597                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
598                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
599                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
600                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
601                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
602                         list_add_tail(&page->lru,
603                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
604                         goto out;
605                 }
606         }
607
608         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
609 out:
610         zone->free_area[order].nr_free++;
611 }
612
613 static inline int free_pages_check(struct page *page)
614 {
615         if (unlikely(page_mapcount(page) |
616                 (page->mapping != NULL)  |
617                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
618                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
619                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
620                 bad_page(page);
621                 return 1;
622         }
623         page_nid_reset_last(page);
624         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
625                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
626         return 0;
627 }
628
629 /*
630  * Frees a number of pages from the PCP lists
631  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
632  * count is the number of pages to free.
633  *
634  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
635  * see if this freeing clears that state.
636  *
637  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
638  * pinned" detection logic.
639  */
640 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
641                                         struct per_cpu_pages *pcp)
642 {
643         int migratetype = 0;
644         int batch_free = 0;
645         int to_free = count;
646
647         spin_lock(&zone->lock);
648         zone->all_unreclaimable = 0;
649         zone->pages_scanned = 0;
650
651         while (to_free) {
652                 struct page *page;
653                 struct list_head *list;
654
655                 /*
656                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
657                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
658                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
659                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
660                  * lists
661                  */
662                 do {
663                         batch_free++;
664                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
665                                 migratetype = 0;
666                         list = &pcp->lists[migratetype];
667                 } while (list_empty(list));
668
669                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
670                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
671                         batch_free = to_free;
672
673                 do {
674                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
675
676                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
677                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
678                         list_del(&page->lru);
679                         mt = get_freepage_migratetype(page);
680                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
681                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
682                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
683                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
684                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
685                                 if (is_migrate_cma(mt))
686                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
687                         }
688                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
689         }
690         spin_unlock(&zone->lock);
691 }
692
693 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
694                                 int migratetype)
695 {
696         spin_lock(&zone->lock);
697         zone->all_unreclaimable = 0;
698         zone->pages_scanned = 0;
699
700         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
701         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
702                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
703         spin_unlock(&zone->lock);
704 }
705
706 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
707 {
708         int i;
709         int bad = 0;
710
711         trace_mm_page_free(page, order);
712         kmemcheck_free_shadow(page, order);
713
714         if (PageAnon(page))
715                 page->mapping = NULL;
716         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
717                 bad += free_pages_check(page + i);
718         if (bad)
719                 return false;
720
721         if (!PageHighMem(page)) {
722                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
723                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
724                                            PAGE_SIZE << order);
725         }
726         arch_free_page(page, order);
727         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
728
729         return true;
730 }
731
732 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
733 {
734         unsigned long flags;
735         int migratetype;
736
737         if (!free_pages_prepare(page, order))
738                 return;
739
740         local_irq_save(flags);
741         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
742         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
743         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
744         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
745         local_irq_restore(flags);
746 }
747
748 /*
749  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
750  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
751  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
752  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
753  * put_page_bootmem() to serialize writers.
754  */
755 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
756 {
757         unsigned int nr_pages = 1 << order;
758         unsigned int loop;
759
760         prefetchw(page);
761         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
762                 struct page *p = &page[loop];
763
764                 if (loop + 1 < nr_pages)
765                         prefetchw(p + 1);
766                 __ClearPageReserved(p);
767                 set_page_count(p, 0);
768         }
769
770         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
771         set_page_refcounted(page);
772         __free_pages(page, order);
773 }
774
775 #ifdef CONFIG_CMA
776 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
777 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
778 {
779         unsigned i = pageblock_nr_pages;
780         struct page *p = page;
781
782         do {
783                 __ClearPageReserved(p);
784                 set_page_count(p, 0);
785         } while (++p, --i);
786
787         set_page_refcounted(page);
788         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
789         __free_pages(page, pageblock_order);
790         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
791 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
792         if (PageHighMem(page))
793                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
794 #endif
795 }
796 #endif
797
798 /*
799  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
800  * Please do not alter this order without good reasons and regression
801  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
802  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
803  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
804  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
805  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
806  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
807  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
808  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
809  *
810  * -- nyc
811  */
812 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
813         int low, int high, struct free_area *area,
814         int migratetype)
815 {
816         unsigned long size = 1 << high;
817
818         while (high > low) {
819                 area--;
820                 high--;
821                 size >>= 1;
822                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
823
824 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
825                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
826                         /*
827                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
828                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
829                          * Corresponding page table entries will not be touched,
830                          * pages will stay not present in virtual address space
831                          */
832                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
833                         set_page_guard_flag(&page[size]);
834                         set_page_private(&page[size], high);
835                         /* Guard pages are not available for any usage */
836                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
837                                                   migratetype);
838                         continue;
839                 }
840 #endif
841                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
842                 area->nr_free++;
843                 set_page_order(&page[size], high);
844         }
845 }
846
847 /*
848  * This page is about to be returned from the page allocator
849  */
850 static inline int check_new_page(struct page *page)
851 {
852         if (unlikely(page_mapcount(page) |
853                 (page->mapping != NULL)  |
854                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
855                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
856                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
857                 bad_page(page);
858                 return 1;
859         }
860         return 0;
861 }
862
863 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
864 {
865         int i;
866
867         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
868                 struct page *p = page + i;
869                 if (unlikely(check_new_page(p)))
870                         return 1;
871         }
872
873         set_page_private(page, 0);
874         set_page_refcounted(page);
875
876         arch_alloc_page(page, order);
877         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
878
879         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
880                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
881
882         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
883                 prep_compound_page(page, order);
884
885         return 0;
886 }
887
888 /*
889  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
890  * the smallest available page from the freelists
891  */
892 static inline
893 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
894                                                 int migratetype)
895 {
896         unsigned int current_order;
897         struct free_area * area;
898         struct page *page;
899
900         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
901         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
902                 area = &(zone->free_area[current_order]);
903                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
904                         continue;
905
906                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
907                                                         struct page, lru);
908                 list_del(&page->lru);
909                 rmv_page_order(page);
910                 area->nr_free--;
911                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
912                 return page;
913         }
914
915         return NULL;
916 }
917
918
919 /*
920  * This array describes the order lists are fallen back to when
921  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
922  */
923 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
924         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
925         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
926 #ifdef CONFIG_CMA
927         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
928         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #else
930         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
931 #endif
932         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
933 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
934         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
935 #endif
936 };
937
938 /*
939  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
940  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
941  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
942  */
943 int move_freepages(struct zone *zone,
944                           struct page *start_page, struct page *end_page,
945                           int migratetype)
946 {
947         struct page *page;
948         unsigned long order;
949         int pages_moved = 0;
950
951 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
952         /*
953          * page_zone is not safe to call in this context when
954          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
955          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
956          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
957          * grouping pages by mobility
958          */
959         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
960 #endif
961
962         for (page = start_page; page <= end_page;) {
963                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
964                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
965
966                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
967                         page++;
968                         continue;
969                 }
970
971                 if (!PageBuddy(page)) {
972                         page++;
973                         continue;
974                 }
975
976                 order = page_order(page);
977                 list_move(&page->lru,
978                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
979                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
980                 page += 1 << order;
981                 pages_moved += 1 << order;
982         }
983
984         return pages_moved;
985 }
986
987 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
988                                 int migratetype)
989 {
990         unsigned long start_pfn, end_pfn;
991         struct page *start_page, *end_page;
992
993         start_pfn = page_to_pfn(page);
994         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
995         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
996         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
997         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
998
999         /* Do not cross zone boundaries */
1000         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1001                 start_page = page;
1002         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1003                 return 0;
1004
1005         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1006 }
1007
1008 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1009                                         int start_order, int migratetype)
1010 {
1011         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1012
1013         while (nr_pageblocks--) {
1014                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1015                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1016         }
1017 }
1018
1019 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1020 static inline struct page *
1021 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1022 {
1023         struct free_area * area;
1024         int current_order;
1025         struct page *page;
1026         int migratetype, i;
1027
1028         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1029         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1030                                                 --current_order) {
1031                 for (i = 0;; i++) {
1032                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1033
1034                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1035                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1036                                 break;
1037
1038                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1039                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1040                                 continue;
1041
1042                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1043                                         struct page, lru);
1044                         area->nr_free--;
1045
1046                         /*
1047                          * If breaking a large block of pages, move all free
1048                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1049                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1050                          * aggressive about taking ownership of free pages
1051                          *
1052                          * On the other hand, never change migration
1053                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1054                          * pages on different free lists. We don't
1055                          * want unmovable pages to be allocated from
1056                          * MIGRATE_CMA areas.
1057                          */
1058                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1059                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1060                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1061                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1062                                 int pages;
1063                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1064                                                                 start_migratetype);
1065
1066                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1067                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1068                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1069                                         set_pageblock_migratetype(page,
1070                                                                 start_migratetype);
1071
1072                                 migratetype = start_migratetype;
1073                         }
1074
1075                         /* Remove the page from the freelists */
1076                         list_del(&page->lru);
1077                         rmv_page_order(page);
1078
1079                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1080                         if (current_order >= pageblock_order &&
1081                             !is_migrate_cma(migratetype))
1082                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1083                                                         start_migratetype);
1084
1085                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1086                                is_migrate_cma(migratetype)
1087                              ? migratetype : start_migratetype);
1088
1089                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1090                                 start_migratetype, migratetype);
1091
1092                         return page;
1093                 }
1094         }
1095
1096         return NULL;
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1101  * Call me with the zone->lock already held.
1102  */
1103 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1104                                                 int migratetype)
1105 {
1106         struct page *page;
1107
1108 retry_reserve:
1109         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1110
1111         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1112                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1113
1114                 /*
1115                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1116                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1117                  * and we want just one call site
1118                  */
1119                 if (!page) {
1120                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1121                         goto retry_reserve;
1122                 }
1123         }
1124
1125         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1126         return page;
1127 }
1128
1129 /*
1130  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1131  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1132  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1133  */
1134 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1135                         unsigned long count, struct list_head *list,
1136                         int migratetype, int cold)
1137 {
1138         int mt = migratetype, i;
1139
1140         spin_lock(&zone->lock);
1141         for (i = 0; i < count; ++i) {
1142                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1143                 if (unlikely(page == NULL))
1144                         break;
1145
1146                 /*
1147                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1148                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1149                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1150                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1151                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1152                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1153                  * properly.
1154                  */
1155                 if (likely(cold == 0))
1156                         list_add(&page->lru, list);
1157                 else
1158                         list_add_tail(&page->lru, list);
1159                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1160                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1161                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1162                                 mt = migratetype;
1163                 }
1164                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1165                 list = &page->lru;
1166                 if (is_migrate_cma(mt))
1167                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1168                                               -(1 << order));
1169         }
1170         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1171         spin_unlock(&zone->lock);
1172         return i;
1173 }
1174
1175 #ifdef CONFIG_NUMA
1176 /*
1177  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1178  * currently executing processor on remote nodes after they have
1179  * expired.
1180  *
1181  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1182  * a single processor.
1183  */
1184 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1185 {
1186         unsigned long flags;
1187         int to_drain;
1188
1189         local_irq_save(flags);
1190         if (pcp->count >= pcp->batch)
1191                 to_drain = pcp->batch;
1192         else
1193                 to_drain = pcp->count;
1194         if (to_drain > 0) {
1195                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1196                 pcp->count -= to_drain;
1197         }
1198         local_irq_restore(flags);
1199 }
1200 #endif
1201
1202 /*
1203  * Drain pages of the indicated processor.
1204  *
1205  * The processor must either be the current processor and the
1206  * thread pinned to the current processor or a processor that
1207  * is not online.
1208  */
1209 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1210 {
1211         unsigned long flags;
1212         struct zone *zone;
1213
1214         for_each_populated_zone(zone) {
1215                 struct per_cpu_pageset *pset;
1216                 struct per_cpu_pages *pcp;
1217
1218                 local_irq_save(flags);
1219                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1220
1221                 pcp = &pset->pcp;
1222                 if (pcp->count) {
1223                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1224                         pcp->count = 0;
1225                 }
1226                 local_irq_restore(flags);
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1232  */
1233 void drain_local_pages(void *arg)
1234 {
1235         drain_pages(smp_processor_id());
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1240  *
1241  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1242  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1243  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1244  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1245  * before the call to on_each_cpu_mask().
1246  */
1247 void drain_all_pages(void)
1248 {
1249         int cpu;
1250         struct per_cpu_pageset *pcp;
1251         struct zone *zone;
1252
1253         /*
1254          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1255          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1256          */
1257         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1258
1259         /*
1260          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1261          * as offline notification will cause the notified
1262          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1263          * disables preemption as part of its processing
1264          */
1265         for_each_online_cpu(cpu) {
1266                 bool has_pcps = false;
1267                 for_each_populated_zone(zone) {
1268                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1269                         if (pcp->pcp.count) {
1270                                 has_pcps = true;
1271                                 break;
1272                         }
1273                 }
1274                 if (has_pcps)
1275                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1276                 else
1277                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1278         }
1279         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1280 }
1281
1282 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1283
1284 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1285 {
1286         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1287         unsigned long flags;
1288         int order, t;
1289         struct list_head *curr;
1290
1291         if (!zone->spanned_pages)
1292                 return;
1293
1294         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1295
1296         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1297         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1298                 if (pfn_valid(pfn)) {
1299                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1300
1301                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1302                                 swsusp_unset_page_free(page);
1303                 }
1304
1305         for_each_migratetype_order(order, t) {
1306                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1307                         unsigned long i;
1308
1309                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1310                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1311                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1312                 }
1313         }
1314         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1315 }
1316 #endif /* CONFIG_PM */
1317
1318 /*
1319  * Free a 0-order page
1320  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1321  */
1322 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1323 {
1324         struct zone *zone = page_zone(page);
1325         struct per_cpu_pages *pcp;
1326         unsigned long flags;
1327         int migratetype;
1328
1329         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1330                 return;
1331
1332         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1333         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1334         local_irq_save(flags);
1335         __count_vm_event(PGFREE);
1336
1337         /*
1338          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1339          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1340          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1341          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1342          * excessively into the page allocator
1343          */
1344         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1345                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1346                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1347                         goto out;
1348                 }
1349                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1350         }
1351
1352         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1353         if (cold)
1354                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1355         else
1356                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1357         pcp->count++;
1358         if (pcp->count >= pcp->high) {
1359                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1360                 pcp->count -= pcp->batch;
1361         }
1362
1363 out:
1364         local_irq_restore(flags);
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Free a list of 0-order pages
1369  */
1370 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1371 {
1372         struct page *page, *next;
1373
1374         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1375                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1376                 free_hot_cold_page(page, cold);
1377         }
1378 }
1379
1380 /*
1381  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1382  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1383  * Each sub-page must be freed individually.
1384  *
1385  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1386  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1387  */
1388 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1389 {
1390         int i;
1391
1392         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1393         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1394
1395 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1396         /*
1397          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1398          * otherwise free the whole shadow.
1399          */
1400         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1401                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1402 #endif
1403
1404         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1405                 set_page_refcounted(page + i);
1406 }
1407
1408 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1409 {
1410         unsigned long watermark;
1411         struct zone *zone;
1412         int mt;
1413
1414         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1415
1416         zone = page_zone(page);
1417         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1418
1419         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1420                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1421                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1422                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1423                         return 0;
1424
1425                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1426         }
1427
1428         /* Remove page from free list */
1429         list_del(&page->lru);
1430         zone->free_area[order].nr_free--;
1431         rmv_page_order(page);
1432
1433         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1434         if (order >= pageblock_order - 1) {
1435                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1436                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1437                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1438                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1439                                 set_pageblock_migratetype(page,
1440                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1441                 }
1442         }
1443
1444         return 1UL << order;
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1449  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1450  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1451  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1452  * are enabled.
1453  *
1454  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1455  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1456  */
1457 int split_free_page(struct page *page)
1458 {
1459         unsigned int order;
1460         int nr_pages;
1461
1462         order = page_order(page);
1463
1464         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1465         if (!nr_pages)
1466                 return 0;
1467
1468         /* Split into individual pages */
1469         set_page_refcounted(page);
1470         split_page(page, order);
1471         return nr_pages;
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1476  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1477  * or two.
1478  */
1479 static inline
1480 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1481                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1482                         int migratetype)
1483 {
1484         unsigned long flags;
1485         struct page *page;
1486         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1487
1488 again:
1489         if (likely(order == 0)) {
1490                 struct per_cpu_pages *pcp;
1491                 struct list_head *list;
1492
1493                 local_irq_save(flags);
1494                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1495                 list = &pcp->lists[migratetype];
1496                 if (list_empty(list)) {
1497                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1498                                         pcp->batch, list,
1499                                         migratetype, cold);
1500                         if (unlikely(list_empty(list)))
1501                                 goto failed;
1502                 }
1503
1504                 if (cold)
1505                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1506                 else
1507                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1508
1509                 list_del(&page->lru);
1510                 pcp->count--;
1511         } else {
1512                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1513                         /*
1514                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1515                          *
1516                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1517                          * properly detect and handle allocation failures.
1518                          *
1519                          * We most definitely don't want callers attempting to
1520                          * allocate greater than order-1 page units with
1521                          * __GFP_NOFAIL.
1522                          */
1523                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1524                 }
1525                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1526                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1527                 spin_unlock(&zone->lock);
1528                 if (!page)
1529                         goto failed;
1530                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1531                                           get_pageblock_migratetype(page));
1532         }
1533
1534         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1535         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1536         local_irq_restore(flags);
1537
1538         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1539         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1540                 goto again;
1541         return page;
1542
1543 failed:
1544         local_irq_restore(flags);
1545         return NULL;
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1549
1550 static struct {
1551         struct fault_attr attr;
1552
1553         u32 ignore_gfp_highmem;
1554         u32 ignore_gfp_wait;
1555         u32 min_order;
1556 } fail_page_alloc = {
1557         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1558         .ignore_gfp_wait = 1,
1559         .ignore_gfp_highmem = 1,
1560         .min_order = 1,
1561 };
1562
1563 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1564 {
1565         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1566 }
1567 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1568
1569 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1570 {
1571         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1572                 return false;
1573         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1574                 return false;
1575         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1576                 return false;
1577         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1578                 return false;
1579
1580         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1581 }
1582
1583 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1584
1585 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1586 {
1587         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1588         struct dentry *dir;
1589
1590         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1591                                         &fail_page_alloc.attr);
1592         if (IS_ERR(dir))
1593                 return PTR_ERR(dir);
1594
1595         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1596                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1597                 goto fail;
1598         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1599                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1600                 goto fail;
1601         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1602                                 &fail_page_alloc.min_order))
1603                 goto fail;
1604
1605         return 0;
1606 fail:
1607         debugfs_remove_recursive(dir);
1608
1609         return -ENOMEM;
1610 }
1611
1612 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1613
1614 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1615
1616 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1617
1618 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1619 {
1620         return false;
1621 }
1622
1623 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1624
1625 /*
1626  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1627  * of the allocation.
1628  */
1629 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1630                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1631 {
1632         /* free_pages my go negative - that's OK */
1633         long min = mark;
1634         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1635         int o;
1636
1637         free_pages -= (1 << order) - 1;
1638         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1639                 min -= min / 2;
1640         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1641                 min -= min / 4;
1642 #ifdef CONFIG_CMA
1643         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1644         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1645                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1646 #endif
1647         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1648                 return false;
1649         for (o = 0; o < order; o++) {
1650                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1651                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1652
1653                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1654                 min >>= 1;
1655
1656                 if (free_pages <= min)
1657                         return false;
1658         }
1659         return true;
1660 }
1661
1662 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1663                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1664 {
1665         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1666                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1667 }
1668
1669 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1670                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1671 {
1672         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1673
1674         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1675                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1676
1677         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1678                                                                 free_pages);
1679 }
1680
1681 #ifdef CONFIG_NUMA
1682 /*
1683  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1684  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1685  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1686  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1687  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1688  *
1689  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1690  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1691  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1692  *
1693  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1694  * nothing and returns NULL.
1695  *
1696  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1697  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1698  *
1699  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1700  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1701  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1702  * quickly as we can.
1703  */
1704 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1705 {
1706         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1707         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1708
1709         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1710         if (!zlc)
1711                 return NULL;
1712
1713         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1714                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1715                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1716         }
1717
1718         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1719                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1720                                         &node_states[N_MEMORY];
1721         return allowednodes;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1726  * if it is worth looking at further for free memory:
1727  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1728  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1729  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1730  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1731  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1732  * else return false (zero) if it is not.
1733  *
1734  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1735  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1736  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1737  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1738  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1739  * into the second scan of the zonelist.
1740  *
1741  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1742  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1743  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1744  * unturned looking for a free page.
1745  */
1746 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1747                                                 nodemask_t *allowednodes)
1748 {
1749         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1750         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1751         int n;                          /* node that zone *z is on */
1752
1753         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1754         if (!zlc)
1755                 return 1;
1756
1757         i = z - zonelist->_zonerefs;
1758         n = zlc->z_to_n[i];
1759
1760         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1761         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1766  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1767  * from that zone don't waste time re-examining it.
1768  */
1769 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1770 {
1771         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1772         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1773
1774         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1775         if (!zlc)
1776                 return;
1777
1778         i = z - zonelist->_zonerefs;
1779
1780         set_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1785  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1786  */
1787 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1788 {
1789         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1790
1791         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1792         if (!zlc)
1793                 return;
1794
1795         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1796 }
1797
1798 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1799 {
1800         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1801 }
1802
1803 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1804 {
1805         int i;
1806
1807         for_each_online_node(i)
1808                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1809                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1810                 else
1811                         zone_reclaim_mode = 1;
1812 }
1813
1814 #else   /* CONFIG_NUMA */
1815
1816 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1817 {
1818         return NULL;
1819 }
1820
1821 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1822                                 nodemask_t *allowednodes)
1823 {
1824         return 1;
1825 }
1826
1827 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1828 {
1829 }
1830
1831 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1832 {
1833 }
1834
1835 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1836 {
1837         return true;
1838 }
1839
1840 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1841 {
1842 }
1843 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1844
1845 /*
1846  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1847  * a page.
1848  */
1849 static struct page *
1850 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1851                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1852                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1853 {
1854         struct zoneref *z;
1855         struct page *page = NULL;
1856         int classzone_idx;
1857         struct zone *zone;
1858         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1859         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1860         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1861
1862         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1863 zonelist_scan:
1864         /*
1865          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1866          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1867          */
1868         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1869                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1870                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1871                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1872                                 continue;
1873                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1874                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1875                                 continue;
1876                 /*
1877                  * When allocating a page cache page for writing, we
1878                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1879                  * limit, such that no single zone holds more than its
1880                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1881                  * The dirty limits take into account the zone's
1882                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1883                  * should be able to balance it without having to
1884                  * write pages from its LRU list.
1885                  *
1886                  * This may look like it could increase pressure on
1887                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1888                  * before they are full.  But the pages that do spill
1889                  * over are limited as the lower zones are protected
1890                  * by this very same mechanism.  It should not become
1891                  * a practical burden to them.
1892                  *
1893                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1894                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1895                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1896                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1897                  * zones are together not big enough to reach the
1898                  * global limit.  The proper fix for these situations
1899                  * will require awareness of zones in the
1900                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1901                  */
1902                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1903                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1904                         goto this_zone_full;
1905
1906                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1907                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1908                         unsigned long mark;
1909                         int ret;
1910
1911                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1912                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1913                                     classzone_idx, alloc_flags))
1914                                 goto try_this_zone;
1915
1916                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1917                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1918                                 /*
1919                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1920                                  * and before considering the first zone allowed
1921                                  * by the cpuset.
1922                                  */
1923                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1924                                 zlc_active = 1;
1925                                 did_zlc_setup = 1;
1926                         }
1927
1928                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1929                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1930                                 goto this_zone_full;
1931
1932                         /*
1933                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1934                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1935                          */
1936                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1937                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1938                                 continue;
1939
1940                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1941                         switch (ret) {
1942                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1943                                 /* did not scan */
1944                                 continue;
1945                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1946                                 /* scanned but unreclaimable */
1947                                 continue;
1948                         default:
1949                                 /* did we reclaim enough */
1950                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1951                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1952                                         goto this_zone_full;
1953                         }
1954                 }
1955
1956 try_this_zone:
1957                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1958                                                 gfp_mask, migratetype);
1959                 if (page)
1960                         break;
1961 this_zone_full:
1962                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1963                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1964         }
1965
1966         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1967                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1968                 zlc_active = 0;
1969                 goto zonelist_scan;
1970         }
1971
1972         if (page)
1973                 /*
1974                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1975                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1976                  * that the caller is taking steps that will free more
1977                  * memory. The caller should avoid the page being used
1978                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1979                  */
1980                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1981
1982         return page;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1987  * meminfo in irq context.
1988  */
1989 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1990 {
1991         bool ret = false;
1992
1993 #if NODES_SHIFT > 8
1994         ret = in_interrupt();
1995 #endif
1996         return ret;
1997 }
1998
1999 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2000                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2001                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2002
2003 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2004 {
2005         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2006
2007         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2008             debug_guardpage_minorder() > 0)
2009                 return;
2010
2011         /*
2012          * This documents exceptions given to allocations in certain
2013          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2014          * of allowed nodes.
2015          */
2016         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2017                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2018                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2019                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2020         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2021                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2022
2023         if (fmt) {
2024                 struct va_format vaf;
2025                 va_list args;
2026
2027                 va_start(args, fmt);
2028
2029                 vaf.fmt = fmt;
2030                 vaf.va = &args;
2031
2032                 pr_warn("%pV", &vaf);
2033
2034                 va_end(args);
2035         }
2036
2037         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2038                 current->comm, order, gfp_mask);
2039
2040         dump_stack();
2041         if (!should_suppress_show_mem())
2042                 show_mem(filter);
2043 }
2044
2045 static inline int
2046 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2047                                 unsigned long did_some_progress,
2048                                 unsigned long pages_reclaimed)
2049 {
2050         /* Do not loop if specifically requested */
2051         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2052                 return 0;
2053
2054         /* Always retry if specifically requested */
2055         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2056                 return 1;
2057
2058         /*
2059          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2060          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2061          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2062          */
2063         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2064                 return 0;
2065
2066         /*
2067          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2068          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2069          * implementations.
2070          */
2071         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2072                 return 1;
2073
2074         /*
2075          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2076          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2077          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2078          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2079          * allocation still fails, we stop retrying.
2080          */
2081         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2082                 return 1;
2083
2084         return 0;
2085 }
2086
2087 static inline struct page *
2088 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2089         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2090         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2091         int migratetype)
2092 {
2093         struct page *page;
2094
2095         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2096         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2097                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2098                 return NULL;
2099         }
2100
2101         /*
2102          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2103          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2104          * we're still under heavy pressure.
2105          */
2106         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2107                 order, zonelist, high_zoneidx,
2108                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2109                 preferred_zone, migratetype);
2110         if (page)
2111                 goto out;
2112
2113         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2114                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2115                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2116                         goto out;
2117                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2118                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2119                         goto out;
2120                 /*
2121                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2122                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2123                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2124                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2125                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2126                  */
2127                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2128                         goto out;
2129         }
2130         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2131         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2132
2133 out:
2134         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2135         return page;
2136 }
2137
2138 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2139 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2140 static struct page *
2141 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2142         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2143         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2144         int migratetype, bool sync_migration,
2145         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2146         unsigned long *did_some_progress)
2147 {
2148         if (!order)
2149                 return NULL;
2150
2151         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2152                 *deferred_compaction = true;
2153                 return NULL;
2154         }
2155
2156         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2157         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2158                                                 nodemask, sync_migration,
2159                                                 contended_compaction);
2160         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2161
2162         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2163                 struct page *page;
2164
2165                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2166                 drain_pages(get_cpu());
2167                 put_cpu();
2168
2169                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2170                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2171                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2172                                 preferred_zone, migratetype);
2173                 if (page) {
2174                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2175                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2176                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2177                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2178                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2179                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2180                         return page;
2181                 }
2182
2183                 /*
2184                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2185                  * The most likely reason is that pages exist,
2186                  * but not enough to satisfy watermarks.
2187                  */
2188                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2189
2190                 /*
2191                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2192                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2193                  */
2194                 if (sync_migration)
2195                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2196
2197                 cond_resched();
2198         }
2199
2200         return NULL;
2201 }
2202 #else
2203 static inline struct page *
2204 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2205         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2206         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2207         int migratetype, bool sync_migration,
2208         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2209         unsigned long *did_some_progress)
2210 {
2211         return NULL;
2212 }
2213 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2214
2215 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2216 static int
2217 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2218                   nodemask_t *nodemask)
2219 {
2220         struct reclaim_state reclaim_state;
2221         int progress;
2222
2223         cond_resched();
2224
2225         /* We now go into synchronous reclaim */
2226         cpuset_memory_pressure_bump();
2227         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2228         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2229         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2230         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2231
2232         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2233
2234         current->reclaim_state = NULL;
2235         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2236         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2237
2238         cond_resched();
2239
2240         return progress;
2241 }
2242
2243 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2244 static inline struct page *
2245 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2246         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2247         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2248         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2249 {
2250         struct page *page = NULL;
2251         bool drained = false;
2252
2253         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2254                                                nodemask);
2255         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2256                 return NULL;
2257
2258         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2259         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2260                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2261
2262 retry:
2263         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2264                                         zonelist, high_zoneidx,
2265                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2266                                         preferred_zone, migratetype);
2267
2268         /*
2269          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2270          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2271          */
2272         if (!page && !drained) {
2273                 drain_all_pages();
2274                 drained = true;
2275                 goto retry;
2276         }
2277
2278         return page;
2279 }
2280
2281 /*
2282  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2283  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2284  */
2285 static inline struct page *
2286 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2287         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2288         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2289         int migratetype)
2290 {
2291         struct page *page;
2292
2293         do {
2294                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2295                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2296                         preferred_zone, migratetype);
2297
2298                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2299                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2300         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2301
2302         return page;
2303 }
2304
2305 static inline
2306 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2307                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2308                                                 enum zone_type classzone_idx)
2309 {
2310         struct zoneref *z;
2311         struct zone *zone;
2312
2313         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2314                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2315 }
2316
2317 static inline int
2318 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2319 {
2320         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2321         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2322
2323         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2324         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2325
2326         /*
2327          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2328          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2329          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2330          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2331          */
2332         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2333
2334         if (!wait) {
2335                 /*
2336                  * Not worth trying to allocate harder for
2337                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2338                  */
2339                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2340                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2341                 /*
2342                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2343                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2344                  */
2345                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2346         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2347                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2348
2349         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2350                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2351                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2352                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2353                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2354                 else if (!in_interrupt() &&
2355                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2356                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2357                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2358         }
2359 #ifdef CONFIG_CMA
2360         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2361                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2362 #endif
2363         return alloc_flags;
2364 }
2365
2366 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2367 {
2368         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2369 }
2370
2371 static inline struct page *
2372 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2373         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2374         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2375         int migratetype)
2376 {
2377         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2378         struct page *page = NULL;
2379         int alloc_flags;
2380         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2381         unsigned long did_some_progress;
2382         bool sync_migration = false;
2383         bool deferred_compaction = false;
2384         bool contended_compaction = false;
2385
2386         /*
2387          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2388          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2389          * be using allocators in order of preference for an area that is
2390          * too large.
2391          */
2392         if (order >= MAX_ORDER) {
2393                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2394                 return NULL;
2395         }
2396
2397         /*
2398          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2399          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2400          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2401          * using a larger set of nodes after it has established that the
2402          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2403          * over allocated.
2404          */
2405         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2406                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2407                 goto nopage;
2408
2409 restart:
2410         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2411                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2412                                                 zone_idx(preferred_zone));
2413
2414         /*
2415          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2416          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2417          * to how we want to proceed.
2418          */
2419         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2420
2421         /*
2422          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2423          * cpusets.
2424          */
2425         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2426                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2427                                         &preferred_zone);
2428
2429 rebalance:
2430         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2431         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2432                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2433                         preferred_zone, migratetype);
2434         if (page)
2435                 goto got_pg;
2436
2437         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2438         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2439                 /*
2440                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2441                  * the allocation is high priority and these type of
2442                  * allocations are system rather than user orientated
2443                  */
2444                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2445
2446                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2447                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2448                                 preferred_zone, migratetype);
2449                 if (page) {
2450                         goto got_pg;
2451                 }
2452         }
2453
2454         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2455         if (!wait)
2456                 goto nopage;
2457
2458         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2459         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2460                 goto nopage;
2461
2462         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2463         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2464                 goto nopage;
2465
2466         /*
2467          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2468          * attempts after direct reclaim are synchronous
2469          */
2470         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2471                                         zonelist, high_zoneidx,
2472                                         nodemask,
2473                                         alloc_flags, preferred_zone,
2474                                         migratetype, sync_migration,
2475                                         &contended_compaction,
2476                                         &deferred_compaction,
2477                                         &did_some_progress);
2478         if (page)
2479                 goto got_pg;
2480         sync_migration = true;
2481
2482         /*
2483          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2484          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2485          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2486          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2487          */
2488         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2489                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2490                 goto nopage;
2491
2492         /* Try direct reclaim and then allocating */
2493         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2494                                         zonelist, high_zoneidx,
2495                                         nodemask,
2496                                         alloc_flags, preferred_zone,
2497                                         migratetype, &did_some_progress);
2498         if (page)
2499                 goto got_pg;
2500
2501         /*
2502          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2503          * running out of options and have to consider going OOM
2504          */
2505         if (!did_some_progress) {
2506                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2507                         if (oom_killer_disabled)
2508                                 goto nopage;
2509                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2510                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2511                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2512                                 goto nopage;
2513                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2514                                         zonelist, high_zoneidx,
2515                                         nodemask, preferred_zone,
2516                                         migratetype);
2517                         if (page)
2518                                 goto got_pg;
2519
2520                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2521                                 /*
2522                                  * The oom killer is not called for high-order
2523                                  * allocations that may fail, so if no progress
2524                                  * is being made, there are no other options and
2525                                  * retrying is unlikely to help.
2526                                  */
2527                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2528                                         goto nopage;
2529                                 /*
2530                                  * The oom killer is not called for lowmem
2531                                  * allocations to prevent needlessly killing
2532                                  * innocent tasks.
2533                                  */
2534                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2535                                         goto nopage;
2536                         }
2537
2538                         goto restart;
2539                 }
2540         }
2541
2542         /* Check if we should retry the allocation */
2543         pages_reclaimed += did_some_progress;
2544         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2545                                                 pages_reclaimed)) {
2546                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2547                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2548                 goto rebalance;
2549         } else {
2550                 /*
2551                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2552                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2553                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2554                  */
2555                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2556                                         zonelist, high_zoneidx,
2557                                         nodemask,
2558                                         alloc_flags, preferred_zone,
2559                                         migratetype, sync_migration,
2560                                         &contended_compaction,
2561                                         &deferred_compaction,
2562                                         &did_some_progress);
2563                 if (page)
2564                         goto got_pg;
2565         }
2566
2567 nopage:
2568         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2569         return page;
2570 got_pg:
2571         if (kmemcheck_enabled)
2572                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2573
2574         return page;
2575 }
2576
2577 /*
2578  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2579  */
2580 struct page *
2581 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2582                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2583 {
2584         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2585         struct zone *preferred_zone;
2586         struct page *page = NULL;
2587         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2588         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2589         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2590         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2591
2592         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2593
2594         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2595
2596         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2597
2598         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2599                 return NULL;
2600
2601         /*
2602          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2603          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2604          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2605          */
2606         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2607                 return NULL;
2608
2609         /*
2610          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2611          * verified in the (always inline) callee
2612          */
2613         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2614                 return NULL;
2615
2616 retry_cpuset:
2617         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2618
2619         /* The preferred zone is used for statistics later */
2620         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2621                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2622                                 &preferred_zone);
2623         if (!preferred_zone)
2624                 goto out;
2625
2626 #ifdef CONFIG_CMA
2627         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2628                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2629 #endif
2630         /* First allocation attempt */
2631         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2632                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2633                         preferred_zone, migratetype);
2634         if (unlikely(!page)) {
2635                 /*
2636                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2637                  * can deadlock because I/O on the device might not
2638                  * complete.
2639                  */
2640                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2641                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2642                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2643                                 preferred_zone, migratetype);
2644         }
2645
2646         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2647
2648 out:
2649         /*
2650          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2651          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2652          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2653          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2654          */
2655         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2656                 goto retry_cpuset;
2657
2658         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2659
2660         return page;
2661 }
2662 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2663
2664 /*
2665  * Common helper functions.
2666  */
2667 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2668 {
2669         struct page *page;
2670
2671         /*
2672          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2673          * a highmem page
2674          */
2675         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2676
2677         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2678         if (!page)
2679                 return 0;
2680         return (unsigned long) page_address(page);
2681 }
2682 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2683
2684 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2685 {
2686         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2687 }
2688 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2689
2690 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2691 {
2692         if (put_page_testzero(page)) {
2693                 if (order == 0)
2694                         free_hot_cold_page(page, 0);
2695                 else
2696                         __free_pages_ok(page, order);
2697         }
2698 }
2699
2700 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2701
2702 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2703 {
2704         if (addr != 0) {
2705                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2706                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2707         }
2708 }
2709
2710 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2711
2712 /*
2713  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2714  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2715  *
2716  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2717  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2718  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2719  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2720  *
2721  * The caller knows better which flags it relies on.
2722  */
2723 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2724 {
2725         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2726         __free_pages(page, order);
2727 }
2728
2729 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2730 {
2731         if (addr != 0) {
2732                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2733                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2734         }
2735 }
2736
2737 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2738 {
2739         if (addr) {
2740                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2741                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2742
2743                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2744                 while (used < alloc_end) {
2745                         free_page(used);
2746                         used += PAGE_SIZE;
2747                 }
2748         }
2749         return (void *)addr;
2750 }
2751
2752 /**
2753  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2754  * @size: the number of bytes to allocate
2755  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2756  *
2757  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2758  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2759  * allocate memory in power-of-two pages.
2760  *
2761  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2762  *
2763  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2764  */
2765 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2766 {
2767         unsigned int order = get_order(size);
2768         unsigned long addr;
2769
2770         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2771         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2772 }
2773 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2774
2775 /**
2776  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2777  *                         pages on a node.
2778  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2779  * @size: the number of bytes to allocate
2780  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2781  *
2782  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2783  * back.
2784  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2785  * but is not exact.
2786  */
2787 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2788 {
2789         unsigned order = get_order(size);
2790         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2791         if (!p)
2792                 return NULL;
2793         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2796
2797 /**
2798  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2799  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2800  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2801  *
2802  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2803  */
2804 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2805 {
2806         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2807         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2808
2809         while (addr < end) {
2810                 free_page(addr);
2811                 addr += PAGE_SIZE;
2812         }
2813 }
2814 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2815
2816 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2817 {
2818         struct zoneref *z;
2819         struct zone *zone;
2820
2821         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2822         unsigned int sum = 0;
2823
2824         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2825
2826         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2827                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2828                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2829                 if (size > high)
2830                         sum += size - high;
2831         }
2832
2833         return sum;
2834 }
2835
2836 /*
2837  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2838  */
2839 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2840 {
2841         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2842 }
2843 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2844
2845 /*
2846  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2847  */
2848 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2849 {
2850         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2851 }
2852
2853 static inline void show_node(struct zone *zone)
2854 {
2855         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2856                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2857 }
2858
2859 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2860 {
2861         val->totalram = totalram_pages;
2862         val->sharedram = 0;
2863         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2864         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2865         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2866         val->freehigh = nr_free_highpages();
2867         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2868 }
2869
2870 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2871
2872 #ifdef CONFIG_NUMA
2873 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2874 {
2875         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2876
2877         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2878         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2879 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2880         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2881         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2882                         NR_FREE_PAGES);
2883 #else
2884         val->totalhigh = 0;
2885         val->freehigh = 0;
2886 #endif
2887         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2888 }
2889 #endif
2890
2891 /*
2892  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2893  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2894  */
2895 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2896 {
2897         bool ret = false;
2898         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2899
2900         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2901                 goto out;
2902
2903         do {
2904                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2905                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2906         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2907 out:
2908         return ret;
2909 }
2910
2911 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2912
2913 static void show_migration_types(unsigned char type)
2914 {
2915         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2916                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2917                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2918                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2919                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2920 #ifdef CONFIG_CMA
2921                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2922 #endif
2923 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2924                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2925 #endif
2926         };
2927         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2928         char *p = tmp;
2929         int i;
2930
2931         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2932                 if (type & (1 << i))
2933                         *p++ = types[i];
2934         }
2935
2936         *p = '\0';
2937         printk("(%s) ", tmp);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2942  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2943  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2944  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2945  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2946  */
2947 void show_free_areas(unsigned int filter)
2948 {
2949         int cpu;
2950         struct zone *zone;
2951
2952         for_each_populated_zone(zone) {
2953                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2954                         continue;
2955                 show_node(zone);
2956                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2957
2958                 for_each_online_cpu(cpu) {
2959                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2960
2961                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2962
2963                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2964                                cpu, pageset->pcp.high,
2965                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2966                 }
2967         }
2968
2969         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2970                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2971                 " unevictable:%lu"
2972                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2973                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2974                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2975                 " free_cma:%lu\n",
2976                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2977                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2978                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2979                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2980                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2981                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2982                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2983                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2984                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2985                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2986                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2987                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2988                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2989                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2990                 global_page_state(NR_SHMEM),
2991                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2992                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2993                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2994
2995         for_each_populated_zone(zone) {
2996                 int i;
2997
2998                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2999                         continue;
3000                 show_node(zone);
3001                 printk("%s"
3002                         " free:%lukB"
3003                         " min:%lukB"
3004                         " low:%lukB"
3005                         " high:%lukB"
3006                         " active_anon:%lukB"
3007                         " inactive_anon:%lukB"
3008                         " active_file:%lukB"
3009                         " inactive_file:%lukB"
3010                         " unevictable:%lukB"
3011                         " isolated(anon):%lukB"
3012                         " isolated(file):%lukB"
3013                         " present:%lukB"
3014                         " managed:%lukB"
3015                         " mlocked:%lukB"
3016                         " dirty:%lukB"
3017                         " writeback:%lukB"
3018                         " mapped:%lukB"
3019                         " shmem:%lukB"
3020                         " slab_reclaimable:%lukB"
3021                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3022                         " kernel_stack:%lukB"
3023                         " pagetables:%lukB"
3024                         " unstable:%lukB"
3025                         " bounce:%lukB"
3026                         " free_cma:%lukB"
3027                         " writeback_tmp:%lukB"
3028                         " pages_scanned:%lu"
3029                         " all_unreclaimable? %s"
3030                         "\n",
3031                         zone->name,
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3033                         K(min_wmark_pages(zone)),
3034                         K(low_wmark_pages(zone)),
3035                         K(high_wmark_pages(zone)),
3036                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3041                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3042                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3043                         K(zone->present_pages),
3044                         K(zone->managed_pages),
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3049                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3050                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3051                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3052                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3053                                 THREAD_SIZE / 1024,
3054                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3055                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3056                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3057                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3058                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3059                         zone->pages_scanned,
3060                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3061                         );
3062                 printk("lowmem_reserve[]:");
3063                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3064                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3065                 printk("\n");
3066         }
3067
3068         for_each_populated_zone(zone) {
3069                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3070                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3071
3072                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3073                         continue;
3074                 show_node(zone);
3075                 printk("%s: ", zone->name);
3076
3077                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3078                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3079                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3080                         int type;
3081
3082                         nr[order] = area->nr_free;
3083                         total += nr[order] << order;
3084
3085                         types[order] = 0;
3086                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3087                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3088                                         types[order] |= 1 << type;
3089                         }
3090                 }
3091                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3092                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3093                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3094                         if (nr[order])
3095                                 show_migration_types(types[order]);
3096                 }
3097                 printk("= %lukB\n", K(total));
3098         }
3099
3100         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3101
3102         show_swap_cache_info();
3103 }
3104
3105 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3106 {
3107         zoneref->zone = zone;
3108         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Builds allocation fallback zone lists.
3113  *
3114  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3115  */
3116 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3117                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3118 {
3119         struct zone *zone;
3120
3121         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3122         zone_type++;
3123
3124         do {
3125                 zone_type--;
3126                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3127                 if (populated_zone(zone)) {
3128                         zoneref_set_zone(zone,
3129                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3130                         check_highest_zone(zone_type);
3131                 }
3132
3133         } while (zone_type);
3134         return nr_zones;
3135 }
3136
3137
3138 /*
3139  *  zonelist_order:
3140  *  0 = automatic detection of better ordering.
3141  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3142  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3143  *
3144  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3145  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3146  */
3147 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3148 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3149 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3150
3151 /* zonelist order in the kernel.
3152  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3153  */
3154 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3155 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3156
3157
3158 #ifdef CONFIG_NUMA
3159 /* The value user specified ....changed by config */
3160 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3161 /* string for sysctl */
3162 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3163 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3164
3165 /*
3166  * interface for configure zonelist ordering.
3167  * command line option "numa_zonelist_order"
3168  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3169  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3170  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3171  */
3172
3173 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3174 {
3175         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3176                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3177         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3178                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3179         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3180                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3181         } else {
3182                 printk(KERN_WARNING
3183                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3184                         "%s\n", s);
3185                 return -EINVAL;
3186         }
3187         return 0;
3188 }
3189
3190 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3191 {
3192         int ret;
3193
3194         if (!s)
3195                 return 0;
3196
3197         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3198         if (ret == 0)
3199                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3200
3201         return ret;
3202 }
3203 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3204
3205 /*
3206  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3207  */
3208 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3209                 void __user *buffer, size_t *length,
3210                 loff_t *ppos)
3211 {
3212         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3213         int ret;
3214         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3215
3216         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3217         if (write)
3218                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3219         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3220         if (ret)
3221                 goto out;
3222         if (write) {
3223                 int oldval = user_zonelist_order;
3224                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3225                         /*
3226                          * bogus value.  restore saved string
3227                          */
3228                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3229                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3230                         user_zonelist_order = oldval;
3231                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3232                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3233                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3234                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3235                 }
3236         }
3237 out:
3238         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3239         return ret;
3240 }
3241
3242
3243 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3244 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3245
3246 /**
3247  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3248  * @node: node whose fallback list we're appending
3249  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3250  *
3251  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3252  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3253  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3254  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3255  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3256  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3257  * on them otherwise.
3258  * It returns -1 if no node is found.
3259  */
3260 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3261 {
3262         int n, val;
3263         int min_val = INT_MAX;
3264         int best_node = -1;
3265         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3266
3267         /* Use the local node if we haven't already */
3268         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3269                 node_set(node, *used_node_mask);
3270                 return node;
3271         }
3272
3273         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3274
3275                 /* Don't want a node to appear more than once */
3276                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3277                         continue;
3278
3279                 /* Use the distance array to find the distance */
3280                 val = node_distance(node, n);
3281
3282                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3283                 val += (n < node);
3284
3285                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3286                 tmp = cpumask_of_node(n);
3287                 if (!cpumask_empty(tmp))
3288                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3289
3290                 /* Slight preference for less loaded node */
3291                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3292                 val += node_load[n];
3293
3294                 if (val < min_val) {
3295                         min_val = val;
3296                         best_node = n;
3297                 }
3298         }
3299
3300         if (best_node >= 0)
3301                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3302
3303         return best_node;
3304 }
3305
3306
3307 /*
3308  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3309  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3310  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3311  */
3312 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3313 {
3314         int j;
3315         struct zonelist *zonelist;
3316
3317         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3318         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3319                 ;
3320         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3321                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3322         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3323         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Build gfp_thisnode zonelists
3328  */
3329 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3330 {
3331         int j;
3332         struct zonelist *zonelist;
3333
3334         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3335         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3336         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3337         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3342  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3343  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3344  * may still exist in local DMA zone.
3345  */
3346 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3347
3348 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3349 {
3350         int pos, j, node;
3351         int zone_type;          /* needs to be signed */
3352         struct zone *z;
3353         struct zonelist *zonelist;
3354
3355         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3356         pos = 0;
3357         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3358                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3359                         node = node_order[j];
3360                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3361                         if (populated_zone(z)) {
3362                                 zoneref_set_zone(z,
3363                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3364                                 check_highest_zone(zone_type);
3365                         }
3366                 }
3367         }
3368         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3369         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3370 }
3371
3372 static int default_zonelist_order(void)
3373 {
3374         int nid, zone_type;
3375         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3376         struct zone *z;
3377         int average_size;
3378         /*
3379          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3380          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3381          * into OOM very easily.
3382          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3383          */
3384         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3385         low_kmem_size = 0;
3386         total_size = 0;
3387         for_each_online_node(nid) {
3388                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3389                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3390                         if (populated_zone(z)) {
3391                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3392                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3393                                 total_size += z->present_pages;
3394                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3395                                 /*
3396                                  * If any node has only lowmem, then node order
3397                                  * is preferred to allow kernel allocations
3398                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3399                                  * on other nodes when there is an abundance of
3400                                  * lowmem available to allocate from.
3401                                  */
3402                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3403                         }
3404                 }
3405         }
3406         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3407             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3408                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3409         /*
3410          * look into each node's config.
3411          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3412          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3413          */
3414         average_size = total_size /
3415                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3416         for_each_online_node(nid) {
3417                 low_kmem_size = 0;
3418                 total_size = 0;
3419                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3420                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3421                         if (populated_zone(z)) {
3422                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3423                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3424                                 total_size += z->present_pages;
3425                         }
3426                 }
3427                 if (low_kmem_size &&
3428                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3429                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3430                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3431         }
3432         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3433 }
3434
3435 static void set_zonelist_order(void)
3436 {
3437         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3438                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3439         else
3440                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3441 }
3442
3443 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3444 {
3445         int j, node, load;
3446         enum zone_type i;
3447         nodemask_t used_mask;
3448         int local_node, prev_node;
3449         struct zonelist *zonelist;
3450         int order = current_zonelist_order;
3451
3452         /* initialize zonelists */
3453         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3454                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3455                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3456                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3457         }
3458
3459         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3460         local_node = pgdat->node_id;
3461         load = nr_online_nodes;
3462         prev_node = local_node;
3463         nodes_clear(used_mask);
3464
3465         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3466         j = 0;
3467
3468         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3469                 /*
3470                  * We don't want to pressure a particular node.
3471                  * So adding penalty to the first node in same
3472                  * distance group to make it round-robin.
3473                  */
3474                 if (node_distance(local_node, node) !=
3475                     node_distance(local_node, prev_node))
3476                         node_load[node] = load;
3477
3478                 prev_node = node;
3479                 load--;
3480                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3481                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3482                 else
3483                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3484         }
3485
3486         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3487                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3488                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3489         }
3490
3491         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3492 }
3493
3494 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3495 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3496 {
3497         struct zonelist *zonelist;
3498         struct zonelist_cache *zlc;
3499         struct zoneref *z;
3500
3501         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3502         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3503         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3504         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3505                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3506 }
3507
3508 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3509 /*
3510  * Return node id of node used for "local" allocations.
3511  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3512  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3513  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3514  */
3515 int local_memory_node(int node)
3516 {
3517         struct zone *zone;
3518
3519         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3520                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3521                                    NULL,
3522                                    &zone);
3523         return zone->node;
3524 }
3525 #endif
3526
3527 #else   /* CONFIG_NUMA */
3528
3529 static void set_zonelist_order(void)
3530 {
3531         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3532 }
3533
3534 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3535 {
3536         int node, local_node;
3537         enum zone_type j;
3538         struct zonelist *zonelist;
3539
3540         local_node = pgdat->node_id;
3541
3542         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3543         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3544
3545         /*
3546          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3547          * of all the other nodes.
3548          * We don't want to pressure a particular node, so when
3549          * building the zones for node N, we make sure that the
3550          * zones coming right after the local ones are those from
3551          * node N+1 (modulo N)
3552          */
3553         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3554                 if (!node_online(node))
3555                         continue;
3556                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3557                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3558         }
3559         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3560                 if (!node_online(node))
3561                         continue;
3562                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3563                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3564         }
3565
3566         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3567         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3568 }
3569
3570 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3571 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3572 {
3573         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3574 }
3575
3576 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3577
3578 /*
3579  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3580  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3581  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3582  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3583  * with interrupts disabled.
3584  *
3585  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3586  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3587  * hotplugged processors.
3588  *
3589  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3590  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3591  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3592  */
3593 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3594 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3595 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3596
3597 /*
3598  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3599  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3600  */
3601 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3602
3603 /* return values int ....just for stop_machine() */
3604 static int __build_all_zonelists(void *data)
3605 {
3606         int nid;
3607         int cpu;
3608         pg_data_t *self = data;
3609
3610 #ifdef CONFIG_NUMA
3611         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3612 #endif
3613
3614         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3615                 build_zonelists(self);
3616                 build_zonelist_cache(self);
3617         }
3618
3619         for_each_online_node(nid) {
3620                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3621
3622                 build_zonelists(pgdat);
3623                 build_zonelist_cache(pgdat);
3624         }
3625
3626         /*
3627          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3628          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3629          * each zone will be allocated later when the per cpu
3630          * allocator is available.
3631          *
3632          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3633          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3634          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3635          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3636          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3637          * (a chicken-egg dilemma).
3638          */
3639         for_each_possible_cpu(cpu) {
3640                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3641
3642 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3643                 /*
3644                  * We now know the "local memory node" for each node--
3645                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3646                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3647                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3648                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3649                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3650                  */
3651                 if (cpu_online(cpu))
3652                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3653 #endif
3654         }
3655
3656         return 0;
3657 }
3658
3659 /*
3660  * Called with zonelists_mutex held always
3661  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3662  */
3663 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3664 {
3665         set_zonelist_order();
3666
3667         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3668                 __build_all_zonelists(NULL);
3669                 mminit_verify_zonelist();
3670                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3671         } else {
3672                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3673                    of zonelist */
3674 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3675                 if (zone)
3676                         setup_zone_pageset(zone);
3677 #endif
3678                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3679                 /* cpuset refresh routine should be here */
3680         }
3681         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3682         /*
3683          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3684          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3685          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3686          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3687          * disabled and enable it later
3688          */
3689         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3690                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3691         else
3692                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3693
3694         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3695                 "Total pages: %ld\n",
3696                         nr_online_nodes,
3697                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3698                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3699                         vm_total_pages);
3700 #ifdef CONFIG_NUMA
3701         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3702 #endif
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3707  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3708  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3709  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3710  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3711  * conservative, even though it seems large.
3712  *
3713  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3714  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3715  */
3716 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3717
3718 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3719 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3720 {
3721         unsigned long size = 1;
3722
3723         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3724
3725         while (size < pages)
3726                 size <<= 1;
3727
3728         /*
3729          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3730          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3731          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3732          */
3733         size = min(size, 4096UL);
3734
3735         return max(size, 4UL);
3736 }
3737 #else
3738 /*
3739  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3740  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3741  *
3742  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3743  *
3744  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3745  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3746  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3747  *
3748  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3749  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3750  *
3751  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3752  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3753  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3754  */
3755 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3756 {
3757         return 4096UL;
3758 }
3759 #endif
3760
3761 /*
3762  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3763  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3764  * hash function before the remainder is taken.
3765  */
3766 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3767 {
3768         return ffz(~size);
3769 }
3770
3771 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3772
3773 /*
3774  * Check if a pageblock contains reserved pages
3775  */
3776 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3777 {
3778         unsigned long pfn;
3779
3780         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3781                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3782                         return 1;
3783         }
3784         return 0;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3789  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3790  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3791  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3792  * blocks as reclaim kicks in
3793  */
3794 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3795 {
3796         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3797         struct page *page;
3798         unsigned long block_migratetype;
3799         int reserve;
3800
3801         /*
3802          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3803          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3804          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3805          * the block.
3806          */
3807         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3808         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3809         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3810         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3811                                                         pageblock_order;
3812
3813         /*
3814          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3815          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3816          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3817          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3818          * future allocation of hugepages at runtime.
3819          */
3820         reserve = min(2, reserve);
3821
3822         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3823                 if (!pfn_valid(pfn))
3824                         continue;
3825                 page = pfn_to_page(pfn);
3826
3827                 /* Watch out for overlapping nodes */
3828                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3829                         continue;
3830
3831                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3832
3833                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3834                 if (reserve > 0) {
3835                         /*
3836                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3837                          * them.
3838                          */
3839                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3840                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3841                                 continue;
3842
3843                         /* If this block is reserved, account for it */
3844                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3845                                 reserve--;
3846                                 continue;
3847                         }
3848
3849                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3850                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3851                                 set_pageblock_migratetype(page,
3852                                                         MIGRATE_RESERVE);
3853                                 move_freepages_block(zone, page,
3854                                                         MIGRATE_RESERVE);
3855                                 reserve--;
3856                                 continue;
3857                         }
3858                 }
3859
3860                 /*
3861                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3862                  * take it back
3863                  */
3864                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3865                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3866                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3867                 }
3868         }
3869 }
3870
3871 /*
3872  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3873  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3874  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3875  */
3876 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3877                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3878 {
3879         struct page *page;
3880         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3881         unsigned long pfn;
3882         struct zone *z;
3883
3884         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3885                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3886
3887         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3888         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3889                 /*
3890                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3891                  * handed to this function.  They do not
3892                  * exist on hotplugged memory.
3893                  */
3894                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3895                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3896                                 continue;
3897                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3898                                 continue;
3899                 }
3900                 page = pfn_to_page(pfn);
3901                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3902                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3903                 init_page_count(page);
3904                 page_mapcount_reset(page);
3905                 page_nid_reset_last(page);
3906                 SetPageReserved(page);
3907                 /*
3908                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3909                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3910                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3911                  * the address space during boot when many long-lived
3912                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3913                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3914                  * setup_zone_migrate_reserve()
3915                  *
3916                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3917                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3918                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3919                  * pfn out of zone.
3920                  */
3921                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3922                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3923                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3924                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3925
3926                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3927 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3928                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3929                 if (!is_highmem_idx(zone))
3930                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3931 #endif
3932         }
3933 }
3934
3935 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3936 {
3937         int order, t;
3938         for_each_migratetype_order(order, t) {
3939                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3940                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3941         }
3942 }
3943
3944 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3945 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3946         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3947 #endif
3948
3949 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3950 {
3951 #ifdef CONFIG_MMU
3952         int batch;
3953
3954         /*
3955          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3956          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3957          *
3958          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3959          */
3960         batch = zone->managed_pages / 1024;
3961         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3962                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3963         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3964         if (batch < 1)
3965                 batch = 1;
3966
3967         /*
3968          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3969          * of 2 value was found to be more likely to have
3970          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3971          *
3972          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3973          * batches of pages, one task can end up with a lot
3974          * of pages of one half of the possible page colors
3975          * and the other with pages of the other colors.
3976          */
3977         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3978
3979         return batch;
3980
3981 #else
3982         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3983          * conditions.
3984          *
3985          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3986          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3987          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3988          *
3989          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3990          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3991          * can be a significant delay between the individual batches being
3992          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3993          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3994          */
3995         return 0;
3996 #endif
3997 }
3998
3999 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4000 {
4001         struct per_cpu_pages *pcp;
4002         int migratetype;
4003
4004         memset(p, 0, sizeof(*p));
4005
4006         pcp = &p->pcp;
4007         pcp->count = 0;
4008         pcp->high = 6 * batch;
4009         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4010         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4011                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4012 }
4013
4014 /*
4015  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4016  * to the value high for the pageset p.
4017  */
4018
4019 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4020                                 unsigned long high)
4021 {
4022         struct per_cpu_pages *pcp;
4023
4024         pcp = &p->pcp;
4025         pcp->high = high;
4026         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4027         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4028                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4029 }
4030
4031 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4032 {
4033         int cpu;
4034
4035         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4036
4037         for_each_possible_cpu(cpu) {
4038                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4039
4040                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4041
4042                 if (percpu_pagelist_fraction)
4043                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4044                                 (zone->managed_pages /
4045                                         percpu_pagelist_fraction));
4046         }
4047 }
4048
4049 /*
4050  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4051  * Before this call only boot pagesets were available.
4052  */
4053 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4054 {
4055         struct zone *zone;
4056
4057         for_each_populated_zone(zone)
4058                 setup_zone_pageset(zone);
4059 }
4060
4061 static noinline __init_refok
4062 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4063 {
4064         int i;
4065         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4066         size_t alloc_size;
4067
4068         /*
4069          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4070          * per zone.
4071          */
4072         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4073                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4074         zone->wait_table_bits =
4075                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4076         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4077                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4078
4079         if (!slab_is_available()) {
4080                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4081                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4082         } else {
4083                 /*
4084                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4085                  * via memory hot-add.
4086                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4087                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4088                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4089                  * node itself as well.
4090                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4091                  * necessary.
4092                  */
4093                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4094         }
4095         if (!zone->wait_table)
4096                 return -ENOMEM;
4097
4098         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4099                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4100
4101         return 0;
4102 }
4103
4104 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4105 {
4106         /*
4107          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4108          * relies on the ability of the linker to provide the
4109          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4110          */
4111         zone->pageset = &boot_pageset;
4112
4113         if (zone->present_pages)
4114                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4115                         zone->name, zone->present_pages,
4116                                          zone_batchsize(zone));
4117 }
4118
4119 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4120                                         unsigned long zone_start_pfn,
4121                                         unsigned long size,
4122                                         enum memmap_context context)
4123 {
4124         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4125         int ret;
4126         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4127         if (ret)
4128                 return ret;
4129         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4130
4131         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4132
4133         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4134                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4135                         pgdat->node_id,
4136                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4137                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4138
4139         zone_init_free_lists(zone);
4140
4141         return 0;
4142 }
4143
4144 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4145 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4146 /*
4147  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4148  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4149  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4150  * alternative
4151  */
4152 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4153 {
4154         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4155         int i, nid;
4156
4157         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4158                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4159                         return nid;
4160         /* This is a memory hole */
4161         return -1;
4162 }
4163 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4164
4165 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4166 {
4167         int nid;
4168
4169         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4170         if (nid >= 0)
4171                 return nid;
4172         /* just returns 0 */
4173         return 0;
4174 }
4175
4176 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4177 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4178 {
4179         int nid;
4180
4181         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4182         if (nid >= 0 && nid != node)
4183                 return false;
4184         return true;
4185 }
4186 #endif
4187
4188 /**
4189  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4190  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4191  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4192  *
4193  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4194  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4195  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4196  */
4197 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4198 {
4199         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4200         int i, this_nid;
4201
4202         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4203                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4204                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4205
4206                 if (start_pfn < end_pfn)
4207                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4208                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4209                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4210         }
4211 }
4212
4213 /**
4214  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4215  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4216  *
4217  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4218  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4219  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4220  */
4221 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4222 {
4223         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4224         int i, this_nid;
4225
4226         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4227                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4228 }
4229
4230 /**
4231  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4232  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4233  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4234  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4235  *
4236  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4237  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4238  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4239  * PFNs will be 0.
4240  */
4241 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4242                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4243 {
4244         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4245         int i;
4246
4247         *start_pfn = -1UL;
4248         *end_pfn = 0;
4249
4250         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4251                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4252                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4253         }
4254
4255         if (*start_pfn == -1UL)
4256                 *start_pfn = 0;
4257 }
4258
4259 /*
4260  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4261  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4262  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4263  */
4264 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4265 {
4266         int zone_index;
4267         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4268                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4269                         continue;
4270
4271                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4272                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4273                         break;
4274         }
4275
4276         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4277         movable_zone = zone_index;
4278 }
4279
4280 /*
4281  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4282  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4283  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4284  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4285  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4286  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4287  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4288  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4289  */
4290 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4291                                         unsigned long zone_type,
4292                                         unsigned long node_start_pfn,
4293                                         unsigned long node_end_pfn,
4294                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4295                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4296 {
4297         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4298         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4299                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4300                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4301                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4302                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4303                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4304
4305                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4306                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4307                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4308                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4309
4310                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4311                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4312                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4313         }
4314 }
4315
4316 /*
4317  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4318  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4319  */
4320 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4321                                         unsigned long zone_type,
4322                                         unsigned long *ignored)
4323 {
4324         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4325         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4326
4327         /* Get the start and end of the node and zone */
4328         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4329         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4330         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4331         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4332                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4333                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4334
4335         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4336         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4337                 return 0;
4338
4339         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4340         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4341         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4342
4343         /* Return the spanned pages */
4344         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4345 }
4346
4347 /*
4348  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4349  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4350  */
4351 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4352                                 unsigned long range_start_pfn,
4353                                 unsigned long range_end_pfn)
4354 {
4355         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4356         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4357         int i;
4358
4359         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4360                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4361                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4362                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4363         }
4364         return nr_absent;
4365 }
4366
4367 /**
4368  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4369  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4370  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4371  *
4372  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4373  */
4374 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4375                                                         unsigned long end_pfn)
4376 {
4377         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4378 }
4379
4380 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4381 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4382                                         unsigned long zone_type,
4383                                         unsigned long *ignored)
4384 {
4385         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4386         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4387         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4388         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4389
4390         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4391         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4392         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4393
4394         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4395                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4396                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4397         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4398 }
4399
4400 /**
4401  * sanitize_zone_movable_limit - Sanitize the zone_movable_limit array.
4402  *
4403  * zone_movable_limit is initialized as 0. This function will try to get
4404  * the first ZONE_MOVABLE pfn of each node from movablemem_map, and
4405  * assigne them to zone_movable_limit.
4406  * zone_movable_limit[nid] == 0 means no limit for the node.
4407  *
4408  * Note: Each range is represented as [start_pfn, end_pfn)
4409  */
4410 static void __meminit sanitize_zone_movable_limit(void)
4411 {
4412         int map_pos = 0, i, nid;
4413         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4414
4415         if (!movablemem_map.nr_map)
4416                 return;
4417
4418         /* Iterate all ranges from minimum to maximum */
4419         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4420                 /*
4421                  * If we have found lowest pfn of ZONE_MOVABLE of the node
4422                  * specified by user, just go on to check next range.
4423                  */
4424                 if (zone_movable_limit[nid])
4425                         continue;
4426
4427 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4428                 /* Skip DMA memory. */
4429                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA])
4430                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA];
4431 #endif
4432
4433 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4434                 /* Skip DMA32 memory. */
4435                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32])
4436                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32];
4437 #endif
4438
4439 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4440                 /* Skip lowmem if ZONE_MOVABLE is highmem. */
4441                 if (zone_movable_is_highmem() &&
4442                     start_pfn < arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM])
4443                         start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM];
4444 #endif
4445
4446                 if (start_pfn >= end_pfn)
4447                         continue;
4448
4449                 while (map_pos < movablemem_map.nr_map) {
4450                         if (end_pfn <= movablemem_map.map[map_pos].start_pfn)
4451                                 break;
4452
4453                         if (start_pfn >= movablemem_map.map[map_pos].end_pfn) {
4454                                 map_pos++;
4455                                 continue;
4456                         }
4457
4458                         /*
4459                          * The start_pfn of ZONE_MOVABLE is either the minimum
4460                          * pfn specified by movablemem_map, or 0, which means
4461                          * the node has no ZONE_MOVABLE.
4462                          */
4463                         zone_movable_limit[nid] = max(start_pfn,
4464                                         movablemem_map.map[map_pos].start_pfn);
4465
4466                         break;
4467                 }
4468         }
4469 }
4470
4471 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4472 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4473                                         unsigned long zone_type,
4474                                         unsigned long *zones_size)
4475 {
4476         return zones_size[zone_type];
4477 }
4478
4479 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4480                                                 unsigned long zone_type,
4481                                                 unsigned long *zholes_size)
4482 {
4483         if (!zholes_size)
4484                 return 0;
4485
4486         return zholes_size[zone_type];
4487 }
4488 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4489
4490 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4491                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4492 {
4493         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4494         enum zone_type i;
4495
4496         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4497                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4498                                                                 zones_size);
4499         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4500
4501         realtotalpages = totalpages;
4502         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4503                 realtotalpages -=
4504                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4505                                                                 zholes_size);
4506         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4507         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4508                                                         realtotalpages);
4509 }
4510
4511 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4512 /*
4513  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4514  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4515  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4516  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4517  * bytes.
4518  */
4519 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4520 {
4521         unsigned long usemapsize;
4522
4523         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4524         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4525         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4526         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4527         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4528
4529         return usemapsize / 8;
4530 }
4531
4532 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4533                                 struct zone *zone,
4534                                 unsigned long zone_start_pfn,
4535                                 unsigned long zonesize)
4536 {
4537         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4538         zone->pageblock_flags = NULL;
4539         if (usemapsize)
4540                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4541                                                                    usemapsize);
4542 }
4543 #else
4544 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4545                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4546 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4547
4548 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4549
4550 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4551 void __init set_pageblock_order(void)
4552 {
4553         unsigned int order;
4554
4555         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4556         if (pageblock_order)
4557                 return;
4558
4559         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4560                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4561         else
4562                 order = MAX_ORDER - 1;
4563
4564         /*
4565          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4566          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4567          * powerpc.
4568          */
4569         pageblock_order = order;
4570 }
4571 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4572
4573 /*
4574  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4575  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4576  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4577  * the kernel config
4578  */
4579 void __init set_pageblock_order(void)
4580 {
4581 }
4582
4583 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4584
4585 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4586                                                    unsigned long present_pages)
4587 {
4588         unsigned long pages = spanned_pages;
4589
4590         /*
4591          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4592          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4593          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4594          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4595          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4596          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4597          */
4598         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4599             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4600                 pages = present_pages;
4601
4602         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Set up the zone data structures:
4607  *   - mark all pages reserved
4608  *   - mark all memory queues empty
4609  *   - clear the memory bitmaps
4610  *
4611  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4612  */
4613 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4614                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4615 {
4616         enum zone_type j;
4617         int nid = pgdat->node_id;
4618         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4619         int ret;
4620
4621         pgdat_resize_init(pgdat);
4622 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4623         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4624         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4625         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4626 #endif
4627         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4628         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4629         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4630
4631         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4632                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4633                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4634
4635                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4636                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4637                                                                 zholes_size);
4638
4639                 /*
4640                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4641                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4642                  * and per-cpu initialisations
4643                  */
4644                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4645                 if (freesize >= memmap_pages) {
4646                         freesize -= memmap_pages;
4647                         if (memmap_pages)
4648                                 printk(KERN_DEBUG
4649                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4650                                        zone_names[j], memmap_pages);
4651                 } else
4652                         printk(KERN_WARNING
4653                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4654                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4655
4656                 /* Account for reserved pages */
4657                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4658                         freesize -= dma_reserve;
4659                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4660                                         zone_names[0], dma_reserve);
4661                 }
4662
4663                 if (!is_highmem_idx(j))
4664                         nr_kernel_pages += freesize;
4665                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4666                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4667                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4668                 nr_all_pages += freesize;
4669
4670                 zone->spanned_pages = size;
4671                 zone->present_pages = realsize;
4672                 /*
4673                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4674                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4675                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4676                  */
4677                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4678 #ifdef CONFIG_NUMA
4679                 zone->node = nid;
4680                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4681                                                 / 100;
4682                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4683 #endif
4684                 zone->name = zone_names[j];
4685                 spin_lock_init(&zone->lock);
4686                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4687                 zone_seqlock_init(zone);
4688                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4689
4690                 zone_pcp_init(zone);
4691                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4692                 if (!size)
4693                         continue;
4694
4695                 set_pageblock_order();
4696                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4697                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4698                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4699                 BUG_ON(ret);
4700                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4701                 zone_start_pfn += size;
4702         }
4703 }
4704
4705 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4706 {
4707         /* Skip empty nodes */
4708         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4709                 return;
4710
4711 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4712         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4713         if (!pgdat->node_mem_map) {
4714                 unsigned long size, start, end;
4715                 struct page *map;
4716
4717                 /*
4718                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4719                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4720                  * for the buddy allocator to function correctly.
4721                  */
4722                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4723                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4724                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4725                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4726                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4727                 if (!map)
4728                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4729                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4730         }
4731 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4732         /*
4733          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4734          */
4735         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4736                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4737 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4738                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4739                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4740 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4741         }
4742 #endif
4743 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4744 }
4745
4746 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4747                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4748 {
4749         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4750
4751         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4752         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4753
4754         pgdat->node_id = nid;
4755         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4756         init_zone_allows_reclaim(nid);
4757         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4758
4759         alloc_node_mem_map(pgdat);
4760 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4761         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4762                 nid, (unsigned long)pgdat,
4763                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4764 #endif
4765
4766         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4767 }
4768
4769 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4770
4771 #if MAX_NUMNODES > 1
4772 /*
4773  * Figure out the number of possible node ids.
4774  */
4775 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4776 {
4777         unsigned int node;
4778         unsigned int highest = 0;
4779
4780         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4781                 highest = node;
4782         nr_node_ids = highest + 1;
4783 }
4784 #else
4785 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4786 {
4787 }
4788 #endif
4789
4790 /**
4791  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4792  *
4793  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4794  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4795  * all the nodes.
4796  *
4797  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4798  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4799  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4800  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4801  *
4802  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4803  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4804  * populated node map.
4805  *
4806  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4807  * requirement (single node).
4808  */
4809 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4810 {
4811         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4812         unsigned long start, end, mask;
4813         int last_nid = -1;
4814         int i, nid;
4815
4816         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4817                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4818                         last_nid = nid;
4819                         last_end = end;
4820                         continue;
4821                 }
4822
4823                 /*
4824                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4825                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4826                  * too coarse to separate the current node from the last.
4827                  */
4828                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4829                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4830                         mask <<= 1;
4831
4832                 /* accumulate all internode masks */
4833                 accl_mask |= mask;
4834         }
4835
4836         /* convert mask to number of pages */
4837         return ~accl_mask + 1;
4838 }
4839
4840 /* Find the lowest pfn for a node */
4841 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4842 {
4843         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4844         unsigned long start_pfn;
4845         int i;
4846
4847         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4848                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4849
4850         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4851                 printk(KERN_WARNING
4852                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4853                 return 0;
4854         }
4855
4856         return min_pfn;
4857 }
4858
4859 /**
4860  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4861  *
4862  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4863  * add_active_range().
4864  */
4865 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4866 {
4867         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4868 }
4869
4870 /*
4871  * early_calculate_totalpages()
4872  * Sum pages in active regions for movable zone.
4873  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4874  */
4875 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4876 {
4877         unsigned long totalpages = 0;
4878         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4879         int i, nid;
4880
4881         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4882                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4883
4884                 totalpages += pages;
4885                 if (pages)
4886                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4887         }
4888         return totalpages;
4889 }
4890
4891 /*
4892  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4893  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4894  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4895  * others
4896  */
4897 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4898 {
4899         int i, nid;
4900         unsigned long usable_startpfn;
4901         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4902         /* save the state before borrow the nodemask */
4903         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4904         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4905         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4906
4907         /*
4908          * If movablecore was specified, calculate what size of
4909          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4910          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4911          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4912          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4913          * what movablecore would have allowed.
4914          */
4915         if (required_movablecore) {
4916                 unsigned long corepages;
4917
4918                 /*
4919                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4920                  * was requested by the user
4921                  */
4922                 required_movablecore =
4923                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4924                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4925
4926                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4927         }
4928
4929         /*
4930          * If neither kernelcore/movablecore nor movablemem_map is specified,
4931          * there is no ZONE_MOVABLE. But if movablemem_map is specified, the
4932          * start pfn of ZONE_MOVABLE has been stored in zone_movable_limit[].
4933          */
4934         if (!required_kernelcore) {
4935                 if (movablemem_map.nr_map)
4936                         memcpy(zone_movable_pfn, zone_movable_limit,
4937                                 sizeof(zone_movable_pfn));
4938                 goto out;
4939         }
4940
4941         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4942         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4943
4944 restart:
4945         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4946         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4947         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4948                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4949
4950                 /*
4951                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4952                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4953                  * amount of memory for the kernel
4954                  */
4955                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4956                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4957
4958                 /*
4959                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4960                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4961                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4962                  */
4963                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4964
4965                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4966                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4967                         unsigned long size_pages;
4968
4969                         /*
4970                          * Find more memory for kernelcore in
4971                          * [zone_movable_pfn[nid], zone_movable_limit[nid]).
4972                          */
4973                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4974                         if (start_pfn >= end_pfn)
4975                                 continue;
4976
4977                         if (zone_movable_limit[nid]) {
4978                                 end_pfn = min(end_pfn, zone_movable_limit[nid]);
4979                                 /* No range left for kernelcore in this node */
4980                                 if (start_pfn >= end_pfn) {
4981                                         zone_movable_pfn[nid] =
4982                                                         zone_movable_limit[nid];
4983                                         break;
4984                                 }
4985                         }
4986
4987                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4988                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4989                                 unsigned long kernel_pages;
4990                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4991                                                                 - start_pfn;
4992
4993                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4994                                                         kernelcore_remaining);
4995                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4996                                                         required_kernelcore);
4997
4998                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4999                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5000
5001                                         /*
5002                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5003                                          * that if we have to rebalance
5004                                          * kernelcore across nodes, we will
5005                                          * not double account here
5006                                          */
5007                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5008                                         continue;
5009                                 }
5010                                 start_pfn = usable_startpfn;
5011                         }
5012
5013                         /*
5014                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5015                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5016                          * number of pages used as kernelcore
5017                          */
5018                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5019                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5020                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5021                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5022
5023                         /*
5024                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5025                          * break if the kernelcore for this node has been
5026                          * satisified
5027                          */
5028                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5029                                                                 size_pages);
5030                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5031                         if (!kernelcore_remaining)
5032                                 break;
5033                 }
5034         }
5035
5036         /*
5037          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5038          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5039          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5040          * satisified
5041          */
5042         usable_nodes--;
5043         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5044                 goto restart;
5045
5046 out:
5047         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5048         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5049                 zone_movable_pfn[nid] =
5050                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5051
5052         /* restore the node_state */
5053         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5054 }
5055
5056 /* Any regular or high memory on that node ? */
5057 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5058 {
5059         enum zone_type zone_type;
5060
5061         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5062                 return;
5063
5064         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5065                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5066                 if (zone->present_pages) {
5067                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5068                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5069                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5070                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5071                         break;
5072                 }
5073         }
5074 }
5075
5076 /**
5077  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5078  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5079  *
5080  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5081  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5082  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5083  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5084  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5085  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5086  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5087  * at arch_max_dma_pfn.
5088  */
5089 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5090 {
5091         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5092         int i, nid;
5093
5094         /* Record where the zone boundaries are */
5095         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5096                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5097         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5098                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5099         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5100         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5101         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5102                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5103                         continue;
5104                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5105                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5106                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5107                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5108         }
5109         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5110         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5111
5112         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5113         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5114         find_usable_zone_for_movable();
5115         sanitize_zone_movable_limit();
5116         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5117
5118         /* Print out the zone ranges */
5119         printk("Zone ranges:\n");
5120         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5121                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5122                         continue;
5123                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5124                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5125                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5126                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5127                 else
5128                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5129                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5130                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5131                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5132         }
5133
5134         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5135         printk("Movable zone start for each node\n");
5136         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5137                 if (zone_movable_pfn[i])
5138                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5139                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5140         }
5141
5142         /* Print out the early node map */
5143         printk("Early memory node ranges\n");
5144         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5145                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5146                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5147
5148         /* Initialise every node */
5149         mminit_verify_pageflags_layout();
5150         setup_nr_node_ids();
5151         for_each_online_node(nid) {
5152                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5153                 free_area_init_node(nid, NULL,
5154                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5155
5156                 /* Any memory on that node */
5157                 if (pgdat->node_present_pages)
5158                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5159                 check_for_memory(pgdat, nid);
5160         }
5161 }
5162
5163 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5164 {
5165         unsigned long long coremem;
5166         if (!p)
5167                 return -EINVAL;
5168
5169         coremem = memparse(p, &p);
5170         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5171
5172         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5173         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5174
5175         return 0;
5176 }
5177
5178 /*
5179  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5180  * cannot be reclaimed or migrated.
5181  */
5182 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5183 {
5184         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5185 }
5186
5187 /*
5188  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5189  * can be reclaimed or migrated.
5190  */
5191 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5192 {
5193         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5194 }
5195
5196 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5197 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5198
5199 /**
5200  * movablemem_map_overlap() - Check if a range overlaps movablemem_map.map[].
5201  * @start_pfn:  start pfn of the range to be checked
5202  * @end_pfn:    end pfn of the range to be checked (exclusive)
5203  *
5204  * This function checks if a given memory range [start_pfn, end_pfn) overlaps
5205  * the movablemem_map.map[] array.
5206  *
5207  * Return: index of the first overlapped element in movablemem_map.map[]
5208  *         or -1 if they don't overlap each other.
5209  */
5210 int __init movablemem_map_overlap(unsigned long start_pfn,
5211                                    unsigned long end_pfn)
5212 {
5213         int overlap;
5214
5215         if (!movablemem_map.nr_map)
5216                 return -1;
5217
5218         for (overlap = 0; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5219                 if (start_pfn < movablemem_map.map[overlap].end_pfn)
5220                         break;
5221
5222         if (overlap == movablemem_map.nr_map ||
5223             end_pfn <= movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5224                 return -1;
5225
5226         return overlap;
5227 }
5228
5229 /**
5230  * insert_movablemem_map - Insert a memory range in to movablemem_map.map.
5231  * @start_pfn:  start pfn of the range
5232  * @end_pfn:    end pfn of the range
5233  *
5234  * This function will also merge the overlapped ranges, and sort the array
5235  * by start_pfn in monotonic increasing order.
5236  */
5237 void __init insert_movablemem_map(unsigned long start_pfn,
5238                                   unsigned long end_pfn)
5239 {
5240         int pos, overlap;
5241
5242         /*
5243          * pos will be at the 1st overlapped range, or the position
5244          * where the element should be inserted.
5245          */
5246         for (pos = 0; pos < movablemem_map.nr_map; pos++)
5247                 if (start_pfn <= movablemem_map.map[pos].end_pfn)
5248                         break;
5249
5250         /* If there is no overlapped range, just insert the element. */
5251         if (pos == movablemem_map.nr_map ||
5252             end_pfn < movablemem_map.map[pos].start_pfn) {
5253                 /*
5254                  * If pos is not the end of array, we need to move all
5255                  * the rest elements backward.
5256                  */
5257                 if (pos < movablemem_map.nr_map)
5258                         memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5259                                 &movablemem_map.map[pos],
5260                                 sizeof(struct movablemem_entry) *
5261                                 (movablemem_map.nr_map - pos));
5262                 movablemem_map.map[pos].start_pfn = start_pfn;
5263                 movablemem_map.map[pos].end_pfn = end_pfn;
5264                 movablemem_map.nr_map++;
5265                 return;
5266         }
5267
5268         /* overlap will be at the last overlapped range */
5269         for (overlap = pos + 1; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5270                 if (end_pfn < movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5271                         break;
5272
5273         /*
5274          * If there are more ranges overlapped, we need to merge them,
5275          * and move the rest elements forward.
5276          */
5277         overlap--;
5278         movablemem_map.map[pos].start_pfn = min(start_pfn,
5279                                         movablemem_map.map[pos].start_pfn);
5280         movablemem_map.map[pos].end_pfn = max(end_pfn,
5281                                         movablemem_map.map[overlap].end_pfn);
5282
5283         if (pos != overlap && overlap + 1 != movablemem_map.nr_map)
5284                 memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5285                         &movablemem_map.map[overlap+1],
5286                         sizeof(struct movablemem_entry) *
5287                         (movablemem_map.nr_map - overlap - 1));
5288
5289         movablemem_map.nr_map -= overlap - pos;
5290 }
5291
5292 /**
5293  * movablemem_map_add_region - Add a memory range into movablemem_map.
5294  * @start:      physical start address of range
5295  * @end:        physical end address of range
5296  *
5297  * This function transform the physical address into pfn, and then add the
5298  * range into movablemem_map by calling insert_movablemem_map().
5299  */
5300 static void __init movablemem_map_add_region(u64 start, u64 size)
5301 {
5302         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5303
5304         /* In case size == 0 or start + size overflows */
5305         if (start + size <= start)
5306                 return;
5307
5308         if (movablemem_map.nr_map >= ARRAY_SIZE(movablemem_map.map)) {
5309                 pr_err("movablemem_map: too many entries;"
5310                         " ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n",
5311                         (unsigned long long) start,
5312                         (unsigned long long) (start + size - 1));
5313                 return;
5314         }
5315
5316         start_pfn = PFN_DOWN(start);
5317         end_pfn = PFN_UP(start + size);
5318         insert_movablemem_map(start_pfn, end_pfn);
5319 }
5320
5321 /*
5322  * cmdline_parse_movablemem_map - Parse boot option movablemem_map.
5323  * @p:  The boot option of the following format:
5324  *      movablemem_map=nn[KMG]@ss[KMG]
5325  *
5326  * This option sets the memory range [ss, ss+nn) to be used as movable memory.
5327  *
5328  * Return: 0 on success or -EINVAL on failure.
5329  */
5330 static int __init cmdline_parse_movablemem_map(char *p)
5331 {
5332         char *oldp;
5333         u64 start_at, mem_size;
5334
5335         if (!p)
5336                 goto err;
5337
5338         if (!strcmp(p, "acpi"))
5339                 movablemem_map.acpi = true;
5340
5341         /*
5342          * If user decide to use info from BIOS, all the other user specified
5343          * ranges will be ingored.
5344          */
5345         if (movablemem_map.acpi) {
5346                 if (movablemem_map.nr_map) {
5347                         memset(movablemem_map.map, 0,
5348                                 sizeof(struct movablemem_entry)
5349                                 * movablemem_map.nr_map);
5350                         movablemem_map.nr_map = 0;
5351                 }
5352                 return 0;
5353         }
5354
5355         oldp = p;
5356         mem_size = memparse(p, &p);
5357         if (p == oldp)
5358                 goto err;
5359
5360         if (*p == '@') {
5361                 oldp = ++p;
5362                 start_at = memparse(p, &p);
5363                 if (p == oldp || *p != '\0')
5364                         goto err;
5365
5366                 movablemem_map_add_region(start_at, mem_size);
5367                 return 0;
5368         }
5369 err:
5370         return -EINVAL;
5371 }
5372 early_param("movablemem_map", cmdline_parse_movablemem_map);
5373
5374 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5375
5376 /**
5377  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5378  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5379  *
5380  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5381  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5382  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5383  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5384  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5385  * smaller per-cpu batchsize.
5386  */
5387 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5388 {
5389         dma_reserve = new_dma_reserve;
5390 }
5391
5392 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5393 {
5394         free_area_init_node(0, zones_size,
5395                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5396 }
5397
5398 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5399                                  unsigned long action, void *hcpu)
5400 {
5401         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5402
5403         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5404                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5405                 drain_pages(cpu);
5406
5407                 /*
5408                  * Spill the event counters of the dead processor
5409                  * into the current processors event counters.
5410                  * This artificially elevates the count of the current
5411                  * processor.
5412                  */
5413                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5414
5415                 /*
5416                  * Zero the differential counters of the dead processor
5417                  * so that the vm statistics are consistent.
5418                  *
5419                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5420                  * race with what we are doing.
5421                  */
5422                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5423         }
5424         return NOTIFY_OK;
5425 }
5426
5427 void __init page_alloc_init(void)
5428 {
5429         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5430 }
5431
5432 /*
5433  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5434  *      or min_free_kbytes changes.
5435  */
5436 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5437 {
5438         struct pglist_data *pgdat;
5439         unsigned long reserve_pages = 0;
5440         enum zone_type i, j;
5441
5442         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5443                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5444                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5445                         unsigned long max = 0;
5446
5447                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5448                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5449                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5450                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5451                         }
5452
5453                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5454                         max += high_wmark_pages(zone);
5455
5456                         if (max > zone->managed_pages)
5457                                 max = zone->managed_pages;
5458                         reserve_pages += max;
5459                         /*
5460                          * Lowmem reserves are not available to
5461                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5462                          * kswapd tries to balance zones to their high
5463                          * watermark.  As a result, neither should be
5464                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5465                          * situation where reclaim has to clean pages
5466                          * in order to balance the zones.
5467                          */
5468                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5469                 }
5470         }
5471         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5472         totalreserve_pages = reserve_pages;
5473 }
5474
5475 /*
5476  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5477  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5478  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5479  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5480  */
5481 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5482 {
5483         struct pglist_data *pgdat;
5484         enum zone_type j, idx;
5485
5486         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5487                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5488                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5489                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5490
5491                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5492
5493                         idx = j;
5494                         while (idx) {
5495                                 struct zone *lower_zone;
5496
5497                                 idx--;
5498
5499                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5500                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5501
5502                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5503                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5504                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5505                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5506                         }
5507                 }
5508         }
5509
5510         /* update totalreserve_pages */
5511         calculate_totalreserve_pages();
5512 }
5513
5514 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5515 {
5516         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5517         unsigned long lowmem_pages = 0;
5518         struct zone *zone;
5519         unsigned long flags;
5520
5521         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5522         for_each_zone(zone) {
5523                 if (!is_highmem(zone))
5524                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5525         }
5526
5527         for_each_zone(zone) {
5528                 u64 tmp;
5529
5530                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5531                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5532                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5533                 if (is_highmem(zone)) {
5534                         /*
5535                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5536                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5537                          * value here.
5538                          *
5539                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5540                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5541                          * not be capped for highmem.
5542                          */
5543                         unsigned long min_pages;
5544
5545                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5546                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5547                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5548                 } else {
5549                         /*
5550                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5551                          * proportionate to the zone's size.
5552                          */
5553                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5554                 }
5555
5556                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5557                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5558
5559                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5560                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5561         }
5562
5563         /* update totalreserve_pages */
5564         calculate_totalreserve_pages();
5565 }
5566
5567 /**
5568  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5569  * or when memory is hot-{added|removed}
5570  *
5571  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5572  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5573  */
5574 void setup_per_zone_wmarks(void)
5575 {
5576         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5577         __setup_per_zone_wmarks();
5578         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5579 }
5580
5581 /*
5582  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5583  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5584  * to be referenced again before it is swapped out.
5585  *
5586  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5587  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5588  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5589  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5590  *
5591  * total     target    max
5592  * memory    ratio     inactive anon
5593  * -------------------------------------
5594  *   10MB       1         5MB
5595  *  100MB       1        50MB
5596  *    1GB       3       250MB
5597  *   10GB      10       0.9GB
5598  *  100GB      31         3GB
5599  *    1TB     101        10GB
5600  *   10TB     320        32GB
5601  */
5602 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5603 {
5604         unsigned int gb, ratio;
5605
5606         /* Zone size in gigabytes */
5607         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5608         if (gb)
5609                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5610         else
5611                 ratio = 1;
5612
5613         zone->inactive_ratio = ratio;
5614 }
5615
5616 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5617 {
5618         struct zone *zone;
5619
5620         for_each_zone(zone)
5621                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5622 }
5623
5624 /*
5625  * Initialise min_free_kbytes.
5626  *
5627  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5628  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5629  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5630  *
5631  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5632  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5633  *
5634  * which yields
5635  *
5636  * 16MB:        512k
5637  * 32MB:        724k
5638  * 64MB:        1024k
5639  * 128MB:       1448k
5640  * 256MB:       2048k
5641  * 512MB:       2896k
5642  * 1024MB:      4096k
5643  * 2048MB:      5792k
5644  * 4096MB:      8192k
5645  * 8192MB:      11584k
5646  * 16384MB:     16384k
5647  */
5648 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5649 {
5650         unsigned long lowmem_kbytes;
5651
5652         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5653
5654         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5655         if (min_free_kbytes < 128)
5656                 min_free_kbytes = 128;
5657         if (min_free_kbytes > 65536)
5658                 min_free_kbytes = 65536;
5659         setup_per_zone_wmarks();
5660         refresh_zone_stat_thresholds();
5661         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5662         setup_per_zone_inactive_ratio();
5663         return 0;
5664 }
5665 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5666
5667 /*
5668  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5669  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5670  *      changes.
5671  */
5672 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5673         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5674 {
5675         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5676         if (write)
5677                 setup_per_zone_wmarks();
5678         return 0;
5679 }
5680
5681 #ifdef CONFIG_NUMA
5682 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5683         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5684 {
5685         struct zone *zone;
5686         int rc;
5687
5688         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5689         if (rc)
5690                 return rc;
5691
5692         for_each_zone(zone)
5693                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5694                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5695         return 0;
5696 }
5697
5698 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5699         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5700 {
5701         struct zone *zone;
5702         int rc;
5703
5704         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5705         if (rc)
5706                 return rc;
5707
5708         for_each_zone(zone)
5709                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5710                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5711         return 0;
5712 }
5713 #endif
5714
5715 /*
5716  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5717  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5718  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5719  *
5720  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5721  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5722  * if in function of the boot time zone sizes.
5723  */
5724 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5725         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5726 {
5727         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5728         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5729         return 0;
5730 }
5731
5732 /*
5733  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5734  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5735  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5736  */
5737
5738 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5739         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5740 {
5741         struct zone *zone;
5742         unsigned int cpu;
5743         int ret;
5744
5745         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5746         if (!write || (ret < 0))
5747                 return ret;
5748         for_each_populated_zone(zone) {
5749                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5750                         unsigned long  high;
5751                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5752                         setup_pagelist_highmark(
5753                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5754                 }
5755         }
5756         return 0;
5757 }
5758
5759 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5760
5761 #ifdef CONFIG_NUMA
5762 static int __init set_hashdist(char *str)
5763 {
5764         if (!str)
5765                 return 0;
5766         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5767         return 1;
5768 }
5769 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5770 #endif
5771
5772 /*
5773  * allocate a large system hash table from bootmem
5774  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5775  *   quantity of entries
5776  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5777  */
5778 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5779                                      unsigned long bucketsize,
5780                                      unsigned long numentries,
5781                                      int scale,
5782                                      int flags,
5783                                      unsigned int *_hash_shift,
5784                                      unsigned int *_hash_mask,
5785                                      unsigned long low_limit,
5786                                      unsigned long high_limit)
5787 {
5788         unsigned long long max = high_limit;
5789         unsigned long log2qty, size;
5790         void *table = NULL;
5791
5792         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5793         if (!numentries) {
5794                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5795                 numentries = nr_kernel_pages;
5796                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5797                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5798                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5799
5800                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5801                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5802                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5803                 else
5804                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5805
5806                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5807                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5808                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5809                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5810                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5811                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5812                                 BUG_ON(!numentries);
5813                         }
5814                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5815                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5816         }
5817         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5818
5819         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5820         if (max == 0) {
5821                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5822                 do_div(max, bucketsize);
5823         }
5824         max = min(max, 0x80000000ULL);
5825
5826         if (numentries < low_limit)
5827                 numentries = low_limit;
5828         if (numentries > max)
5829                 numentries = max;
5830
5831         log2qty = ilog2(numentries);
5832
5833         do {
5834                 size = bucketsize << log2qty;
5835                 if (flags & HASH_EARLY)
5836                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5837                 else if (hashdist)
5838                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5839                 else {
5840                         /*
5841                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5842                          * some pages at the end of hash table which
5843                          * alloc_pages_exact() automatically does
5844                          */
5845                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5846                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5847                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5848                         }
5849                 }
5850         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5851
5852         if (!table)
5853                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5854
5855         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5856                tablename,
5857                (1UL << log2qty),
5858                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5859                size);
5860
5861         if (_hash_shift)
5862                 *_hash_shift = log2qty;
5863         if (_hash_mask)
5864                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5865
5866         return table;
5867 }
5868
5869 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5870 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5871                                                         unsigned long pfn)
5872 {
5873 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5874         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5875 #else
5876         return zone->pageblock_flags;
5877 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5878 }
5879
5880 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5881 {
5882 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5883         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5884         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5885 #else
5886         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5887         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5888 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5889 }
5890
5891 /**
5892  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5893  * @page: The page within the block of interest
5894  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5895  * @end_bitidx: The last bit of interest
5896  * returns pageblock_bits flags
5897  */
5898 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5899                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5900 {
5901         struct zone *zone;
5902         unsigned long *bitmap;
5903         unsigned long pfn, bitidx;
5904         unsigned long flags = 0;
5905         unsigned long value = 1;
5906
5907         zone = page_zone(page);
5908         pfn = page_to_pfn(page);
5909         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5910         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5911
5912         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5913                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5914                         flags |= value;
5915
5916         return flags;
5917 }
5918
5919 /**
5920  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5921  * @page: The page within the block of interest
5922  * @start_bitidx: The first bit of interest
5923  * @end_bitidx: The last bit of interest
5924  * @flags: The flags to set
5925  */
5926 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5927                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5928 {
5929         struct zone *zone;
5930         unsigned long *bitmap;
5931         unsigned long pfn, bitidx;
5932         unsigned long value = 1;
5933
5934         zone = page_zone(page);
5935         pfn = page_to_pfn(page);
5936         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5937         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5938         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5939
5940         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5941                 if (flags & value)
5942                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5943                 else
5944                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5945 }
5946
5947 /*
5948  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5949  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5950  *
5951  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5952  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5953  * expect this function should be exact.
5954  */
5955 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5956                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5957 {
5958         unsigned long pfn, iter, found;
5959         int mt;
5960
5961         /*
5962          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5963          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5964          */
5965         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5966                 return false;
5967         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5968         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5969                 return false;
5970
5971         pfn = page_to_pfn(page);
5972         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5973                 unsigned long check = pfn + iter;
5974
5975                 if (!pfn_valid_within(check))
5976                         continue;
5977
5978                 page = pfn_to_page(check);
5979                 /*
5980                  * We can't use page_count without pin a page
5981                  * because another CPU can free compound page.
5982                  * This check already skips compound tails of THP
5983                  * because their page->_count is zero at all time.
5984                  */
5985                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5986                         if (PageBuddy(page))
5987                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5988                         continue;
5989                 }
5990
5991                 /*
5992                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5993                  * page_count() is not 0.
5994                  */
5995                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5996                         continue;
5997
5998                 if (!PageLRU(page))
5999                         found++;
6000                 /*
6001                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6002                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6003                  * and it still to be fixed.
6004                  */
6005                 /*
6006                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6007                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6008                  *
6009                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6010                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6011                  * page at boot.
6012                  */
6013                 if (found > count)
6014                         return true;
6015         }
6016         return false;
6017 }
6018
6019 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6020 {
6021         struct zone *zone;
6022         unsigned long pfn;
6023
6024         /*
6025          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6026          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6027          * the zone but still within the section.
6028          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6029          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6030          */
6031         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6032                 return false;
6033
6034         zone = page_zone(page);
6035         pfn = page_to_pfn(page);
6036         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6037                 return false;
6038
6039         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6040 }
6041
6042 #ifdef CONFIG_CMA
6043
6044 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6045 {
6046         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6047                              pageblock_nr_pages) - 1);
6048 }
6049
6050 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6051 {
6052         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6053                                 pageblock_nr_pages));
6054 }
6055
6056 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6057 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6058                                         unsigned long start, unsigned long end)
6059 {
6060         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6061         unsigned long nr_reclaimed;
6062         unsigned long pfn = start;
6063         unsigned int tries = 0;
6064         int ret = 0;
6065
6066         migrate_prep();
6067
6068         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6069                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6070                         ret = -EINTR;
6071                         break;
6072                 }
6073
6074                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6075                         cc->nr_migratepages = 0;
6076                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6077                                                          pfn, end, true);
6078                         if (!pfn) {
6079                                 ret = -EINTR;
6080                                 break;
6081                         }
6082                         tries = 0;
6083                 } else if (++tries == 5) {
6084                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6085                         break;
6086                 }
6087
6088                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6089                                                         &cc->migratepages);
6090                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6091
6092                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6093                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6094         }
6095         if (ret < 0) {
6096                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6097                 return ret;
6098         }
6099         return 0;
6100 }
6101
6102 /**
6103  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6104  * @start:      start PFN to allocate
6105  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6106  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6107  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6108  *                      in range must have the same migratetype and it must
6109  *                      be either of the two.
6110  *
6111  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6112  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6113  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6114  * pages fall in.
6115  *
6116  * The PFN range must belong to a single zone.
6117  *
6118  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6119  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6120  * need to be freed with free_contig_range().
6121  */
6122 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6123                        unsigned migratetype)
6124 {
6125         unsigned long outer_start, outer_end;
6126         int ret = 0, order;
6127
6128         struct compact_control cc = {
6129                 .nr_migratepages = 0,
6130                 .order = -1,
6131                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6132                 .sync = true,
6133                 .ignore_skip_hint = true,
6134         };
6135         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6136
6137         /*
6138          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6139          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6140          * have different sizes, and due to the way page allocator
6141          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6142          * that page allocator won't try to merge buddies from
6143          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6144          * other migration type.
6145          *
6146          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6147          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6148          * we are interested in).  This will put all the pages in
6149          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6150          *
6151          * When this is done, we take the pages in range from page
6152          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6153          * page allocator will never consider using them.
6154          *
6155          * This lets us mark the pageblocks back as
6156          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6157          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6158          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6159          */
6160
6161         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6162                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6163                                        false);
6164         if (ret)
6165                 return ret;
6166
6167         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6168         if (ret)
6169                 goto done;
6170
6171         /*
6172          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6173          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6174          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6175          * What we are going to do is to allocate all pages from
6176          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6177          *
6178          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6179          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6180          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6181          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6182          * once this is done free the pages we are not interested in.
6183          *
6184          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6185          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6186          */
6187
6188         lru_add_drain_all();
6189         drain_all_pages();
6190
6191         order = 0;
6192         outer_start = start;
6193         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6194                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6195                         ret = -EBUSY;
6196                         goto done;
6197                 }
6198                 outer_start &= ~0UL << order;
6199         }
6200
6201         /* Make sure the range is really isolated. */
6202         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6203                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6204                        outer_start, end);
6205                 ret = -EBUSY;
6206                 goto done;
6207         }
6208
6209
6210         /* Grab isolated pages from freelists. */
6211         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6212         if (!outer_end) {
6213                 ret = -EBUSY;
6214                 goto done;
6215         }
6216
6217         /* Free head and tail (if any) */
6218         if (start != outer_start)
6219                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6220         if (end != outer_end)
6221                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6222
6223 done:
6224         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6225                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6226         return ret;
6227 }
6228
6229 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6230 {
6231         unsigned int count = 0;
6232
6233         for (; nr_pages--; pfn++) {
6234                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6235
6236                 count += page_count(page) != 1;
6237                 __free_page(page);
6238         }
6239         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6240 }
6241 #endif
6242
6243 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6244 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6245 {
6246         struct zone *zone = data;
6247         int cpu;
6248         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6249
6250         for_each_possible_cpu(cpu) {
6251                 struct per_cpu_pageset *pset;
6252                 struct per_cpu_pages *pcp;
6253
6254                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6255                 pcp = &pset->pcp;
6256
6257                 local_irq_save(flags);
6258                 if (pcp->count > 0)
6259                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6260                 drain_zonestat(zone, pset);
6261                 setup_pageset(pset, batch);
6262                 local_irq_restore(flags);
6263         }
6264         return 0;
6265 }
6266
6267 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6268 {
6269         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6270 }
6271 #endif
6272
6273 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6274 {
6275         unsigned long flags;
6276         int cpu;
6277         struct per_cpu_pageset *pset;
6278
6279         /* avoid races with drain_pages()  */
6280         local_irq_save(flags);
6281         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6282                 for_each_online_cpu(cpu) {
6283                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6284                         drain_zonestat(zone, pset);
6285                 }
6286                 free_percpu(zone->pageset);
6287                 zone->pageset = &boot_pageset;
6288         }
6289         local_irq_restore(flags);
6290 }
6291
6292 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6293 /*
6294  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6295  */
6296 void
6297 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6298 {
6299         struct page *page;
6300         struct zone *zone;
6301         int order, i;
6302         unsigned long pfn;
6303         unsigned long flags;
6304         /* find the first valid pfn */
6305         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6306                 if (pfn_valid(pfn))
6307                         break;
6308         if (pfn == end_pfn)
6309                 return;
6310         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6311         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6312         pfn = start_pfn;
6313         while (pfn < end_pfn) {
6314                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6315                         pfn++;
6316                         continue;
6317                 }
6318                 page = pfn_to_page(pfn);
6319                 /*
6320                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6321                  * page_count() is not 0.
6322                  */
6323                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6324                         pfn++;
6325                         SetPageReserved(page);
6326                         continue;
6327                 }
6328
6329                 BUG_ON(page_count(page));
6330                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6331                 order = page_order(page);
6332 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6333                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6334                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6335 #endif
6336                 list_del(&page->lru);
6337                 rmv_page_order(page);
6338                 zone->free_area[order].nr_free--;
6339                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6340                         SetPageReserved((page+i));
6341                 pfn += (1 << order);
6342         }
6343         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6344 }
6345 #endif
6346
6347 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6348 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6349 {
6350         struct zone *zone = page_zone(page);
6351         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6352         unsigned long flags;
6353         int order;
6354
6355         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6356         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6357                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6358
6359                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6360                         break;
6361         }
6362         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6363
6364         return order < MAX_ORDER;
6365 }
6366 #endif
6367
6368 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6369         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6370         {1UL << PG_error,               "error"         },
6371         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6372         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6373         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6374         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6375         {1UL << PG_active,              "active"        },
6376         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6377         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6378         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6379         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6380         {1UL << PG_private,             "private"       },
6381         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6382         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6383 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6384         {1UL << PG_head,                "head"          },
6385         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6386 #else
6387         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6388 #endif
6389         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6390         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6391         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6392         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6393         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6394 #ifdef CONFIG_MMU
6395         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6396 #endif
6397 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6398         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6399 #endif
6400 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6401         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6402 #endif
6403 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6404         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6405 #endif
6406 };
6407
6408 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6409 {
6410         const char *delim = "";
6411         unsigned long mask;
6412         int i;
6413
6414         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6415
6416         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6417
6418         /* remove zone id */
6419         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6420
6421         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6422
6423                 mask = pageflag_names[i].mask;
6424                 if ((flags & mask) != mask)
6425                         continue;
6426
6427                 flags &= ~mask;
6428                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6429                 delim = "|";
6430         }
6431
6432         /* check for left over flags */
6433         if (flags)
6434                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6435
6436         printk(")\n");
6437 }
6438
6439 void dump_page(struct page *page)
6440 {
6441         printk(KERN_ALERT
6442                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6443                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6444                 page->mapping, page->index);
6445         dump_page_flags(page->flags);
6446         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6447 }