b7c18f09469707dc03367f41ecf569dafca10533
[platform/kernel/linux-rpi.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/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page-debug-flags.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428
429 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
430 {
431         unsigned long res;
432
433         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
434                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
435                 return 0;
436         }
437         _debug_guardpage_minorder = res;
438         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
439         return 0;
440 }
441 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
442
443 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447
448 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
449 {
450         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
451 }
452 #else
453 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 #endif
456
457 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
458 {
459         set_page_private(page, order);
460         __SetPageBuddy(page);
461 }
462
463 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
464 {
465         __ClearPageBuddy(page);
466         set_page_private(page, 0);
467 }
468
469 /*
470  * This function checks whether a page is free && is the buddy
471  * we can do coalesce a page and its buddy if
472  * (a) the buddy is not in a hole &&
473  * (b) the buddy is in the buddy system &&
474  * (c) a page and its buddy have the same order &&
475  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
476  *
477  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
478  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
479  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
480  * serialized by zone->lock.
481  *
482  * For recording page's order, we use page_private(page).
483  */
484 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
485                                                         unsigned int order)
486 {
487         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
488                 return 0;
489
490         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
491                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
492
493                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                         return 0;
495
496                 return 1;
497         }
498
499         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
500                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
501
502                 /*
503                  * zone check is done late to avoid uselessly
504                  * calculating zone/node ids for pages that could
505                  * never merge.
506                  */
507                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
508                         return 0;
509
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
529  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
530  * field.
531  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
532  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
533  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
534  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
535  * triggers coalescing into a block of larger size.
536  *
537  * -- nyc
538  */
539
540 static inline void __free_one_page(struct page *page,
541                 unsigned long pfn,
542                 struct zone *zone, unsigned int order,
543                 int migratetype)
544 {
545         unsigned long page_idx;
546         unsigned long combined_idx;
547         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
548         struct page *buddy;
549         int max_order = MAX_ORDER;
550
551         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
552
553         if (unlikely(PageCompound(page)))
554                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
555                         return;
556
557         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
558         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
559                 /*
560                  * We restrict max order of merging to prevent merge
561                  * between freepages on isolate pageblock and normal
562                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
563                  * could cause incorrect freepage accounting.
564                  */
565                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
566         } else {
567                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
568         }
569
570         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
571
572         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
573         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
574
575         while (order < max_order - 1) {
576                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
577                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
578                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
579                         break;
580                 /*
581                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
582                  * merge with it and move up one order.
583                  */
584                 if (page_is_guard(buddy)) {
585                         clear_page_guard_flag(buddy);
586                         set_page_private(buddy, 0);
587                         if (!is_migrate_isolate(migratetype)) {
588                                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
589                                                           migratetype);
590                         }
591                 } else {
592                         list_del(&buddy->lru);
593                         zone->free_area[order].nr_free--;
594                         rmv_page_order(buddy);
595                 }
596                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
597                 page = page + (combined_idx - page_idx);
598                 page_idx = combined_idx;
599                 order++;
600         }
601         set_page_order(page, order);
602
603         /*
604          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
605          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
606          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
607          * that is happening, add the free page to the tail of the list
608          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
609          * as a higher order page
610          */
611         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
612                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
613                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
614                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
615                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
616                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
617                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
618                         list_add_tail(&page->lru,
619                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
620                         goto out;
621                 }
622         }
623
624         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
625 out:
626         zone->free_area[order].nr_free++;
627 }
628
629 static inline int free_pages_check(struct page *page)
630 {
631         const char *bad_reason = NULL;
632         unsigned long bad_flags = 0;
633
634         if (unlikely(page_mapcount(page)))
635                 bad_reason = "nonzero mapcount";
636         if (unlikely(page->mapping != NULL))
637                 bad_reason = "non-NULL mapping";
638         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
639                 bad_reason = "nonzero _count";
640         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
641                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
642                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
643         }
644         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
645                 bad_reason = "cgroup check failed";
646         if (unlikely(bad_reason)) {
647                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
648                 return 1;
649         }
650         page_cpupid_reset_last(page);
651         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
652                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
653         return 0;
654 }
655
656 /*
657  * Frees a number of pages from the PCP lists
658  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
659  * count is the number of pages to free.
660  *
661  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
662  * see if this freeing clears that state.
663  *
664  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
665  * pinned" detection logic.
666  */
667 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
668                                         struct per_cpu_pages *pcp)
669 {
670         int migratetype = 0;
671         int batch_free = 0;
672         int to_free = count;
673         unsigned long nr_scanned;
674
675         spin_lock(&zone->lock);
676         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
677         if (nr_scanned)
678                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
679
680         while (to_free) {
681                 struct page *page;
682                 struct list_head *list;
683
684                 /*
685                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
686                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
687                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
688                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
689                  * lists
690                  */
691                 do {
692                         batch_free++;
693                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
694                                 migratetype = 0;
695                         list = &pcp->lists[migratetype];
696                 } while (list_empty(list));
697
698                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
699                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
700                         batch_free = to_free;
701
702                 do {
703                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
704
705                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
706                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
707                         list_del(&page->lru);
708                         mt = get_freepage_migratetype(page);
709                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
710                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
711
712                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
713                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
714                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
715                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
716         }
717         spin_unlock(&zone->lock);
718 }
719
720 static void free_one_page(struct zone *zone,
721                                 struct page *page, unsigned long pfn,
722                                 unsigned int order,
723                                 int migratetype)
724 {
725         unsigned long nr_scanned;
726         spin_lock(&zone->lock);
727         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
728         if (nr_scanned)
729                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
730
731         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
732                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
733                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
734         }
735         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
736         spin_unlock(&zone->lock);
737 }
738
739 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
740 {
741         int i;
742         int bad = 0;
743
744         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
745         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
746
747         trace_mm_page_free(page, order);
748         kmemcheck_free_shadow(page, order);
749
750         if (PageAnon(page))
751                 page->mapping = NULL;
752         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
753                 bad += free_pages_check(page + i);
754         if (bad)
755                 return false;
756
757         if (!PageHighMem(page)) {
758                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
759                                            PAGE_SIZE << order);
760                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
761                                            PAGE_SIZE << order);
762         }
763         arch_free_page(page, order);
764         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
765
766         return true;
767 }
768
769 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
770 {
771         unsigned long flags;
772         int migratetype;
773         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
774
775         if (!free_pages_prepare(page, order))
776                 return;
777
778         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
779         local_irq_save(flags);
780         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
781         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
782         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
783         local_irq_restore(flags);
784 }
785
786 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
787 {
788         unsigned int nr_pages = 1 << order;
789         struct page *p = page;
790         unsigned int loop;
791
792         prefetchw(p);
793         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
794                 prefetchw(p + 1);
795                 __ClearPageReserved(p);
796                 set_page_count(p, 0);
797         }
798         __ClearPageReserved(p);
799         set_page_count(p, 0);
800
801         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
802         set_page_refcounted(page);
803         __free_pages(page, order);
804 }
805
806 #ifdef CONFIG_CMA
807 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
808 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
809 {
810         unsigned i = pageblock_nr_pages;
811         struct page *p = page;
812
813         do {
814                 __ClearPageReserved(p);
815                 set_page_count(p, 0);
816         } while (++p, --i);
817
818         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
819
820         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
821                 i = pageblock_nr_pages;
822                 p = page;
823                 do {
824                         set_page_refcounted(p);
825                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
826                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
827                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
828         } else {
829                 set_page_refcounted(page);
830                 __free_pages(page, pageblock_order);
831         }
832
833         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
834 }
835 #endif
836
837 /*
838  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
839  * Please do not alter this order without good reasons and regression
840  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
841  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
842  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
843  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
844  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
845  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
846  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
847  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
848  *
849  * -- nyc
850  */
851 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
852         int low, int high, struct free_area *area,
853         int migratetype)
854 {
855         unsigned long size = 1 << high;
856
857         while (high > low) {
858                 area--;
859                 high--;
860                 size >>= 1;
861                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
862
863 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
864                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
865                         /*
866                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
867                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
868                          * Corresponding page table entries will not be touched,
869                          * pages will stay not present in virtual address space
870                          */
871                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
872                         set_page_guard_flag(&page[size]);
873                         set_page_private(&page[size], high);
874                         /* Guard pages are not available for any usage */
875                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
876                                                   migratetype);
877                         continue;
878                 }
879 #endif
880                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
881                 area->nr_free++;
882                 set_page_order(&page[size], high);
883         }
884 }
885
886 /*
887  * This page is about to be returned from the page allocator
888  */
889 static inline int check_new_page(struct page *page)
890 {
891         const char *bad_reason = NULL;
892         unsigned long bad_flags = 0;
893
894         if (unlikely(page_mapcount(page)))
895                 bad_reason = "nonzero mapcount";
896         if (unlikely(page->mapping != NULL))
897                 bad_reason = "non-NULL mapping";
898         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
899                 bad_reason = "nonzero _count";
900         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
901                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
902                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
903         }
904         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
905                 bad_reason = "cgroup check failed";
906         if (unlikely(bad_reason)) {
907                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
908                 return 1;
909         }
910         return 0;
911 }
912
913 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
914 {
915         int i;
916
917         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
918                 struct page *p = page + i;
919                 if (unlikely(check_new_page(p)))
920                         return 1;
921         }
922
923         set_page_private(page, 0);
924         set_page_refcounted(page);
925
926         arch_alloc_page(page, order);
927         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
928
929         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
930                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
931
932         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
933                 prep_compound_page(page, order);
934
935         return 0;
936 }
937
938 /*
939  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
940  * the smallest available page from the freelists
941  */
942 static inline
943 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
944                                                 int migratetype)
945 {
946         unsigned int current_order;
947         struct free_area *area;
948         struct page *page;
949
950         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
951         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
952                 area = &(zone->free_area[current_order]);
953                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
954                         continue;
955
956                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
957                                                         struct page, lru);
958                 list_del(&page->lru);
959                 rmv_page_order(page);
960                 area->nr_free--;
961                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
962                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
963                 return page;
964         }
965
966         return NULL;
967 }
968
969
970 /*
971  * This array describes the order lists are fallen back to when
972  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
973  */
974 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
975         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
976         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
977 #ifdef CONFIG_CMA
978         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
979         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
980 #else
981         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
982 #endif
983         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
984 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
985         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
986 #endif
987 };
988
989 /*
990  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
991  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
992  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
993  */
994 int move_freepages(struct zone *zone,
995                           struct page *start_page, struct page *end_page,
996                           int migratetype)
997 {
998         struct page *page;
999         unsigned long order;
1000         int pages_moved = 0;
1001
1002 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1003         /*
1004          * page_zone is not safe to call in this context when
1005          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1006          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1007          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1008          * grouping pages by mobility
1009          */
1010         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1011 #endif
1012
1013         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1014                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1015                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1016
1017                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1018                         page++;
1019                         continue;
1020                 }
1021
1022                 if (!PageBuddy(page)) {
1023                         page++;
1024                         continue;
1025                 }
1026
1027                 order = page_order(page);
1028                 list_move(&page->lru,
1029                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1030                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1031                 page += 1 << order;
1032                 pages_moved += 1 << order;
1033         }
1034
1035         return pages_moved;
1036 }
1037
1038 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1039                                 int migratetype)
1040 {
1041         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1042         struct page *start_page, *end_page;
1043
1044         start_pfn = page_to_pfn(page);
1045         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1046         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1047         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1048         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1049
1050         /* Do not cross zone boundaries */
1051         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1052                 start_page = page;
1053         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1054                 return 0;
1055
1056         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1057 }
1058
1059 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1060                                         int start_order, int migratetype)
1061 {
1062         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1063
1064         while (nr_pageblocks--) {
1065                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1066                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1067         }
1068 }
1069
1070 /*
1071  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1072  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1073  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1074  *
1075  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1076  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1077  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1078  *
1079  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1080  * if it was unchanged).
1081  */
1082 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1083                                   int start_type, int fallback_type)
1084 {
1085         int current_order = page_order(page);
1086
1087         /*
1088          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1089          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1090          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1091          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1092          */
1093         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1094                 return fallback_type;
1095
1096         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1097         if (current_order >= pageblock_order) {
1098                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1099                 return start_type;
1100         }
1101
1102         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1103             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1104             page_group_by_mobility_disabled) {
1105                 int pages;
1106
1107                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1108
1109                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1110                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1111                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1112
1113                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1114                         return start_type;
1115                 }
1116
1117         }
1118
1119         return fallback_type;
1120 }
1121
1122 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1123 static inline struct page *
1124 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1125 {
1126         struct free_area *area;
1127         unsigned int current_order;
1128         struct page *page;
1129         int migratetype, new_type, i;
1130
1131         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1132         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1133                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1134                                 --current_order) {
1135                 for (i = 0;; i++) {
1136                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1137
1138                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1139                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1140                                 break;
1141
1142                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1143                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1144                                 continue;
1145
1146                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1147                                         struct page, lru);
1148                         area->nr_free--;
1149
1150                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1151                                                           start_migratetype,
1152                                                           migratetype);
1153
1154                         /* Remove the page from the freelists */
1155                         list_del(&page->lru);
1156                         rmv_page_order(page);
1157
1158                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1159                                new_type);
1160                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1161                          * migratetype depending on the decisions in
1162                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1163                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1164                          */
1165                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1166
1167                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1168                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1169
1170                         return page;
1171                 }
1172         }
1173
1174         return NULL;
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1179  * Call me with the zone->lock already held.
1180  */
1181 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1182                                                 int migratetype)
1183 {
1184         struct page *page;
1185
1186 retry_reserve:
1187         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1188
1189         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1190                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1191
1192                 /*
1193                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1194                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1195                  * and we want just one call site
1196                  */
1197                 if (!page) {
1198                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1199                         goto retry_reserve;
1200                 }
1201         }
1202
1203         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1204         return page;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1209  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1210  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1211  */
1212 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1213                         unsigned long count, struct list_head *list,
1214                         int migratetype, bool cold)
1215 {
1216         int i;
1217
1218         spin_lock(&zone->lock);
1219         for (i = 0; i < count; ++i) {
1220                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1221                 if (unlikely(page == NULL))
1222                         break;
1223
1224                 /*
1225                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1226                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1227                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1228                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1229                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1230                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1231                  * properly.
1232                  */
1233                 if (likely(!cold))
1234                         list_add(&page->lru, list);
1235                 else
1236                         list_add_tail(&page->lru, list);
1237                 list = &page->lru;
1238                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1239                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1240                                               -(1 << order));
1241         }
1242         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1243         spin_unlock(&zone->lock);
1244         return i;
1245 }
1246
1247 #ifdef CONFIG_NUMA
1248 /*
1249  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1250  * currently executing processor on remote nodes after they have
1251  * expired.
1252  *
1253  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1254  * a single processor.
1255  */
1256 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1257 {
1258         unsigned long flags;
1259         int to_drain, batch;
1260
1261         local_irq_save(flags);
1262         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1263         to_drain = min(pcp->count, batch);
1264         if (to_drain > 0) {
1265                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1266                 pcp->count -= to_drain;
1267         }
1268         local_irq_restore(flags);
1269 }
1270 #endif
1271
1272 /*
1273  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1274  *
1275  * The processor must either be the current processor and the
1276  * thread pinned to the current processor or a processor that
1277  * is not online.
1278  */
1279 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1280 {
1281         unsigned long flags;
1282         struct per_cpu_pageset *pset;
1283         struct per_cpu_pages *pcp;
1284
1285         local_irq_save(flags);
1286         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1287
1288         pcp = &pset->pcp;
1289         if (pcp->count) {
1290                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1291                 pcp->count = 0;
1292         }
1293         local_irq_restore(flags);
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1298  *
1299  * The processor must either be the current processor and the
1300  * thread pinned to the current processor or a processor that
1301  * is not online.
1302  */
1303 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1304 {
1305         struct zone *zone;
1306
1307         for_each_populated_zone(zone) {
1308                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1309         }
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1314  *
1315  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1316  * the single zone's pages.
1317  */
1318 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1319 {
1320         int cpu = smp_processor_id();
1321
1322         if (zone)
1323                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1324         else
1325                 drain_pages(cpu);
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1330  *
1331  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1332  *
1333  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1334  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1335  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1336  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1337  * before the call to on_each_cpu_mask().
1338  */
1339 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1340 {
1341         int cpu;
1342
1343         /*
1344          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1345          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1346          */
1347         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1348
1349         /*
1350          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1351          * as offline notification will cause the notified
1352          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1353          * disables preemption as part of its processing
1354          */
1355         for_each_online_cpu(cpu) {
1356                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1357                 struct zone *z;
1358                 bool has_pcps = false;
1359
1360                 if (zone) {
1361                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1362                         if (pcp->pcp.count)
1363                                 has_pcps = true;
1364                 } else {
1365                         for_each_populated_zone(z) {
1366                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1367                                 if (pcp->pcp.count) {
1368                                         has_pcps = true;
1369                                         break;
1370                                 }
1371                         }
1372                 }
1373
1374                 if (has_pcps)
1375                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1376                 else
1377                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1378         }
1379         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1380                                                                 zone, 1);
1381 }
1382
1383 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1384
1385 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1388         unsigned long flags;
1389         unsigned int order, t;
1390         struct list_head *curr;
1391
1392         if (zone_is_empty(zone))
1393                 return;
1394
1395         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1396
1397         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1398         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1399                 if (pfn_valid(pfn)) {
1400                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1401
1402                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1403                                 swsusp_unset_page_free(page);
1404                 }
1405
1406         for_each_migratetype_order(order, t) {
1407                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1408                         unsigned long i;
1409
1410                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1411                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1412                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1413                 }
1414         }
1415         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1416 }
1417 #endif /* CONFIG_PM */
1418
1419 /*
1420  * Free a 0-order page
1421  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1422  */
1423 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1424 {
1425         struct zone *zone = page_zone(page);
1426         struct per_cpu_pages *pcp;
1427         unsigned long flags;
1428         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1429         int migratetype;
1430
1431         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1432                 return;
1433
1434         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1435         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1436         local_irq_save(flags);
1437         __count_vm_event(PGFREE);
1438
1439         /*
1440          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1441          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1442          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1443          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1444          * excessively into the page allocator
1445          */
1446         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1447                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1448                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1449                         goto out;
1450                 }
1451                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1452         }
1453
1454         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1455         if (!cold)
1456                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1457         else
1458                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1459         pcp->count++;
1460         if (pcp->count >= pcp->high) {
1461                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1462                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1463                 pcp->count -= batch;
1464         }
1465
1466 out:
1467         local_irq_restore(flags);
1468 }
1469
1470 /*
1471  * Free a list of 0-order pages
1472  */
1473 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1474 {
1475         struct page *page, *next;
1476
1477         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1478                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1479                 free_hot_cold_page(page, cold);
1480         }
1481 }
1482
1483 /*
1484  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1485  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1486  * Each sub-page must be freed individually.
1487  *
1488  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1489  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1490  */
1491 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1492 {
1493         int i;
1494
1495         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1496         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1497
1498 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1499         /*
1500          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1501          * otherwise free the whole shadow.
1502          */
1503         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1504                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1505 #endif
1506
1507         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1508                 set_page_refcounted(page + i);
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1511
1512 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1513 {
1514         unsigned long watermark;
1515         struct zone *zone;
1516         int mt;
1517
1518         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1519
1520         zone = page_zone(page);
1521         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1522
1523         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1524                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1525                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1526                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1527                         return 0;
1528
1529                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1530         }
1531
1532         /* Remove page from free list */
1533         list_del(&page->lru);
1534         zone->free_area[order].nr_free--;
1535         rmv_page_order(page);
1536
1537         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1538         if (order >= pageblock_order - 1) {
1539                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1540                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1541                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1542                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1543                                 set_pageblock_migratetype(page,
1544                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1545                 }
1546         }
1547
1548         return 1UL << order;
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1553  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1554  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1555  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1556  * are enabled.
1557  *
1558  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1559  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1560  */
1561 int split_free_page(struct page *page)
1562 {
1563         unsigned int order;
1564         int nr_pages;
1565
1566         order = page_order(page);
1567
1568         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1569         if (!nr_pages)
1570                 return 0;
1571
1572         /* Split into individual pages */
1573         set_page_refcounted(page);
1574         split_page(page, order);
1575         return nr_pages;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1580  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1581  * or two.
1582  */
1583 static inline
1584 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1585                         struct zone *zone, unsigned int order,
1586                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1587 {
1588         unsigned long flags;
1589         struct page *page;
1590         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1591
1592 again:
1593         if (likely(order == 0)) {
1594                 struct per_cpu_pages *pcp;
1595                 struct list_head *list;
1596
1597                 local_irq_save(flags);
1598                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1599                 list = &pcp->lists[migratetype];
1600                 if (list_empty(list)) {
1601                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1602                                         pcp->batch, list,
1603                                         migratetype, cold);
1604                         if (unlikely(list_empty(list)))
1605                                 goto failed;
1606                 }
1607
1608                 if (cold)
1609                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1610                 else
1611                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1612
1613                 list_del(&page->lru);
1614                 pcp->count--;
1615         } else {
1616                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1617                         /*
1618                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1619                          *
1620                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1621                          * properly detect and handle allocation failures.
1622                          *
1623                          * We most definitely don't want callers attempting to
1624                          * allocate greater than order-1 page units with
1625                          * __GFP_NOFAIL.
1626                          */
1627                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1628                 }
1629                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1630                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1631                 spin_unlock(&zone->lock);
1632                 if (!page)
1633                         goto failed;
1634                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1635                                           get_freepage_migratetype(page));
1636         }
1637
1638         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1639         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1640             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1641                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1642
1643         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1644         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1645         local_irq_restore(flags);
1646
1647         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1648         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1649                 goto again;
1650         return page;
1651
1652 failed:
1653         local_irq_restore(flags);
1654         return NULL;
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1658
1659 static struct {
1660         struct fault_attr attr;
1661
1662         u32 ignore_gfp_highmem;
1663         u32 ignore_gfp_wait;
1664         u32 min_order;
1665 } fail_page_alloc = {
1666         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1667         .ignore_gfp_wait = 1,
1668         .ignore_gfp_highmem = 1,
1669         .min_order = 1,
1670 };
1671
1672 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1673 {
1674         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1675 }
1676 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1677
1678 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1679 {
1680         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1681                 return false;
1682         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1683                 return false;
1684         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1685                 return false;
1686         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1687                 return false;
1688
1689         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1690 }
1691
1692 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1693
1694 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1695 {
1696         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1697         struct dentry *dir;
1698
1699         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1700                                         &fail_page_alloc.attr);
1701         if (IS_ERR(dir))
1702                 return PTR_ERR(dir);
1703
1704         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1705                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1706                 goto fail;
1707         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1708                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1709                 goto fail;
1710         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1711                                 &fail_page_alloc.min_order))
1712                 goto fail;
1713
1714         return 0;
1715 fail:
1716         debugfs_remove_recursive(dir);
1717
1718         return -ENOMEM;
1719 }
1720
1721 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1722
1723 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1724
1725 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1726
1727 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731
1732 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1733
1734 /*
1735  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1736  * of the allocation.
1737  */
1738 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1739                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1740                         long free_pages)
1741 {
1742         /* free_pages my go negative - that's OK */
1743         long min = mark;
1744         int o;
1745         long free_cma = 0;
1746
1747         free_pages -= (1 << order) - 1;
1748         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1749                 min -= min / 2;
1750         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1751                 min -= min / 4;
1752 #ifdef CONFIG_CMA
1753         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1754         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1755                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1756 #endif
1757
1758         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1759                 return false;
1760         for (o = 0; o < order; o++) {
1761                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1762                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1763
1764                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1765                 min >>= 1;
1766
1767                 if (free_pages <= min)
1768                         return false;
1769         }
1770         return true;
1771 }
1772
1773 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1774                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1775 {
1776         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1777                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1778 }
1779
1780 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1781                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1782 {
1783         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1784
1785         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1786                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1787
1788         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1789                                                                 free_pages);
1790 }
1791
1792 #ifdef CONFIG_NUMA
1793 /*
1794  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1795  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1796  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1797  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1798  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1799  *
1800  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1801  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1802  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1803  *
1804  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1805  * nothing and returns NULL.
1806  *
1807  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1808  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1809  *
1810  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1811  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1812  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1813  * quickly as we can.
1814  */
1815 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1816 {
1817         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1818         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1819
1820         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1821         if (!zlc)
1822                 return NULL;
1823
1824         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1825                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1826                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1827         }
1828
1829         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1830                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1831                                         &node_states[N_MEMORY];
1832         return allowednodes;
1833 }
1834
1835 /*
1836  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1837  * if it is worth looking at further for free memory:
1838  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1839  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1840  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1841  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1842  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1843  * else return false (zero) if it is not.
1844  *
1845  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1846  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1847  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1848  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1849  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1850  * into the second scan of the zonelist.
1851  *
1852  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1853  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1854  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1855  * unturned looking for a free page.
1856  */
1857 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1858                                                 nodemask_t *allowednodes)
1859 {
1860         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1861         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1862         int n;                          /* node that zone *z is on */
1863
1864         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1865         if (!zlc)
1866                 return 1;
1867
1868         i = z - zonelist->_zonerefs;
1869         n = zlc->z_to_n[i];
1870
1871         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1872         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1877  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1878  * from that zone don't waste time re-examining it.
1879  */
1880 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1881 {
1882         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1883         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1884
1885         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1886         if (!zlc)
1887                 return;
1888
1889         i = z - zonelist->_zonerefs;
1890
1891         set_bit(i, zlc->fullzones);
1892 }
1893
1894 /*
1895  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1896  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1897  */
1898 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1899 {
1900         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1901
1902         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1903         if (!zlc)
1904                 return;
1905
1906         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1907 }
1908
1909 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1910 {
1911         return local_zone->node == zone->node;
1912 }
1913
1914 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1915 {
1916         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1917                                 RECLAIM_DISTANCE;
1918 }
1919
1920 #else   /* CONFIG_NUMA */
1921
1922 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1923 {
1924         return NULL;
1925 }
1926
1927 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1928                                 nodemask_t *allowednodes)
1929 {
1930         return 1;
1931 }
1932
1933 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1934 {
1935 }
1936
1937 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1938 {
1939 }
1940
1941 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1942 {
1943         return true;
1944 }
1945
1946 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1947 {
1948         return true;
1949 }
1950
1951 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1952
1953 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1954 {
1955         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1956
1957         do {
1958                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1959                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1960                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1961                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1962         } while (zone++ != preferred_zone);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1967  * a page.
1968  */
1969 static struct page *
1970 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1971                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1972                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1973 {
1974         struct zoneref *z;
1975         struct page *page = NULL;
1976         struct zone *zone;
1977         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1978         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1979         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1980         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1981                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1982         int nr_fair_skipped = 0;
1983         bool zonelist_rescan;
1984
1985 zonelist_scan:
1986         zonelist_rescan = false;
1987
1988         /*
1989          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1990          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1991          */
1992         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1993                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1994                 unsigned long mark;
1995
1996                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1997                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1998                                 continue;
1999                 if (cpusets_enabled() &&
2000                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2001                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
2002                                 continue;
2003                 /*
2004                  * Distribute pages in proportion to the individual
2005                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2006                  * page was allocated in should have no effect on the
2007                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2008                  */
2009                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2010                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2011                                 break;
2012                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2013                                 nr_fair_skipped++;
2014                                 continue;
2015                         }
2016                 }
2017                 /*
2018                  * When allocating a page cache page for writing, we
2019                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2020                  * limit, such that no single zone holds more than its
2021                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2022                  * The dirty limits take into account the zone's
2023                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2024                  * should be able to balance it without having to
2025                  * write pages from its LRU list.
2026                  *
2027                  * This may look like it could increase pressure on
2028                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2029                  * before they are full.  But the pages that do spill
2030                  * over are limited as the lower zones are protected
2031                  * by this very same mechanism.  It should not become
2032                  * a practical burden to them.
2033                  *
2034                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2035                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2036                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2037                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2038                  * zones are together not big enough to reach the
2039                  * global limit.  The proper fix for these situations
2040                  * will require awareness of zones in the
2041                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2042                  */
2043                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2044                         continue;
2045
2046                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2047                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2048                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2049                         int ret;
2050
2051                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2052                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2053                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2054                                 goto try_this_zone;
2055
2056                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2057                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2058                                 /*
2059                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2060                                  * and before considering the first zone allowed
2061                                  * by the cpuset.
2062                                  */
2063                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2064                                 zlc_active = 1;
2065                                 did_zlc_setup = 1;
2066                         }
2067
2068                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2069                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2070                                 goto this_zone_full;
2071
2072                         /*
2073                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2074                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2075                          */
2076                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2077                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2078                                 continue;
2079
2080                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2081                         switch (ret) {
2082                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2083                                 /* did not scan */
2084                                 continue;
2085                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2086                                 /* scanned but unreclaimable */
2087                                 continue;
2088                         default:
2089                                 /* did we reclaim enough */
2090                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2091                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2092                                         goto try_this_zone;
2093
2094                                 /*
2095                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2096                                  * Only mark the zone full if checking the min
2097                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2098                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2099                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2100                                  * when the watermark is between the low and
2101                                  * min watermarks.
2102                                  */
2103                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2104                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2105                                         goto this_zone_full;
2106
2107                                 continue;
2108                         }
2109                 }
2110
2111 try_this_zone:
2112                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2113                                                 gfp_mask, migratetype);
2114                 if (page)
2115                         break;
2116 this_zone_full:
2117                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2118                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2119         }
2120
2121         if (page) {
2122                 /*
2123                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2124                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2125                  * that the caller is taking steps that will free more
2126                  * memory. The caller should avoid the page being used
2127                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2128                  */
2129                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2130                 return page;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2135          * local node.  However, the local node might have free pages left
2136          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2137          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2138          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2139          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2140          */
2141         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2142                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2143                 if (nr_fair_skipped) {
2144                         zonelist_rescan = true;
2145                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2146                 }
2147                 if (nr_online_nodes > 1)
2148                         zonelist_rescan = true;
2149         }
2150
2151         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2152                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2153                 zlc_active = 0;
2154                 zonelist_rescan = true;
2155         }
2156
2157         if (zonelist_rescan)
2158                 goto zonelist_scan;
2159
2160         return NULL;
2161 }
2162
2163 /*
2164  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2165  * meminfo in irq context.
2166  */
2167 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2168 {
2169         bool ret = false;
2170
2171 #if NODES_SHIFT > 8
2172         ret = in_interrupt();
2173 #endif
2174         return ret;
2175 }
2176
2177 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2178                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2179                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2180
2181 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2182 {
2183         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2184
2185         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2186             debug_guardpage_minorder() > 0)
2187                 return;
2188
2189         /*
2190          * This documents exceptions given to allocations in certain
2191          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2192          * of allowed nodes.
2193          */
2194         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2195                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2196                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2197                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2198         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2199                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2200
2201         if (fmt) {
2202                 struct va_format vaf;
2203                 va_list args;
2204
2205                 va_start(args, fmt);
2206
2207                 vaf.fmt = fmt;
2208                 vaf.va = &args;
2209
2210                 pr_warn("%pV", &vaf);
2211
2212                 va_end(args);
2213         }
2214
2215         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2216                 current->comm, order, gfp_mask);
2217
2218         dump_stack();
2219         if (!should_suppress_show_mem())
2220                 show_mem(filter);
2221 }
2222
2223 static inline int
2224 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2225                                 unsigned long did_some_progress,
2226                                 unsigned long pages_reclaimed)
2227 {
2228         /* Do not loop if specifically requested */
2229         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2230                 return 0;
2231
2232         /* Always retry if specifically requested */
2233         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2234                 return 1;
2235
2236         /*
2237          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2238          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2239          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2240          */
2241         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2242                 return 0;
2243
2244         /*
2245          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2246          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2247          * implementations.
2248          */
2249         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2250                 return 1;
2251
2252         /*
2253          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2254          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2255          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2256          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2257          * allocation still fails, we stop retrying.
2258          */
2259         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2260                 return 1;
2261
2262         return 0;
2263 }
2264
2265 static inline struct page *
2266 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2267         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2268         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2269         int classzone_idx, int migratetype)
2270 {
2271         struct page *page;
2272
2273         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2274         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2275                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2276                 return NULL;
2277         }
2278
2279         /*
2280          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2281          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2282          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2283          * See freeze_processes.
2284          */
2285         note_oom_kill();
2286
2287         /*
2288          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2289          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2290          * we're still under heavy pressure.
2291          */
2292         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2293                 order, zonelist, high_zoneidx,
2294                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2295                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2296         if (page)
2297                 goto out;
2298
2299         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2300                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2301                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2302                         goto out;
2303                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2304                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2305                         goto out;
2306                 /*
2307                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2308                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2309                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2310                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2311                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2312                  */
2313                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2314                         goto out;
2315         }
2316         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2317         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2318
2319 out:
2320         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2321         return page;
2322 }
2323
2324 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2325 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2326 static struct page *
2327 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2328         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2329         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2330         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2331         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2332 {
2333         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2334         unsigned long compact_result;
2335         struct page *page;
2336
2337         if (!order)
2338                 return NULL;
2339
2340         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2341         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2342                                                 nodemask, mode,
2343                                                 contended_compaction,
2344                                                 &last_compact_zone);
2345         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2346
2347         switch (compact_result) {
2348         case COMPACT_DEFERRED:
2349                 *deferred_compaction = true;
2350                 /* fall-through */
2351         case COMPACT_SKIPPED:
2352                 return NULL;
2353         default:
2354                 break;
2355         }
2356
2357         /*
2358          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2359          * count a compaction stall
2360          */
2361         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2362
2363         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2364         drain_pages(get_cpu());
2365         put_cpu();
2366
2367         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2368                         order, zonelist, high_zoneidx,
2369                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2370                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2371
2372         if (page) {
2373                 struct zone *zone = page_zone(page);
2374
2375                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2376                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2377                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2378                 return page;
2379         }
2380
2381         /*
2382          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2383          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2384          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2385          */
2386         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2387                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2388
2389         /*
2390          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2391          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2392          */
2393         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2394
2395         cond_resched();
2396
2397         return NULL;
2398 }
2399 #else
2400 static inline struct page *
2401 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2402         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2403         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2404         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2405         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2406 {
2407         return NULL;
2408 }
2409 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2410
2411 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2412 static int
2413 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2414                   nodemask_t *nodemask)
2415 {
2416         struct reclaim_state reclaim_state;
2417         int progress;
2418
2419         cond_resched();
2420
2421         /* We now go into synchronous reclaim */
2422         cpuset_memory_pressure_bump();
2423         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2424         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2425         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2426         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2427
2428         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2429
2430         current->reclaim_state = NULL;
2431         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2432         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2433
2434         cond_resched();
2435
2436         return progress;
2437 }
2438
2439 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2440 static inline struct page *
2441 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2442         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2443         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2444         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2445 {
2446         struct page *page = NULL;
2447         bool drained = false;
2448
2449         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2450                                                nodemask);
2451         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2452                 return NULL;
2453
2454         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2455         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2456                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2457
2458 retry:
2459         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2460                                         zonelist, high_zoneidx,
2461                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2462                                         preferred_zone, classzone_idx,
2463                                         migratetype);
2464
2465         /*
2466          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2467          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2468          */
2469         if (!page && !drained) {
2470                 drain_all_pages(NULL);
2471                 drained = true;
2472                 goto retry;
2473         }
2474
2475         return page;
2476 }
2477
2478 /*
2479  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2480  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2481  */
2482 static inline struct page *
2483 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2484         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2485         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2486         int classzone_idx, int migratetype)
2487 {
2488         struct page *page;
2489
2490         do {
2491                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2492                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2493                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2494
2495                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2496                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2497         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2498
2499         return page;
2500 }
2501
2502 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2503                              struct zonelist *zonelist,
2504                              enum zone_type high_zoneidx,
2505                              struct zone *preferred_zone,
2506                              nodemask_t *nodemask)
2507 {
2508         struct zoneref *z;
2509         struct zone *zone;
2510
2511         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2512                                                 high_zoneidx, nodemask)
2513                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2514 }
2515
2516 static inline int
2517 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2518 {
2519         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2520         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2521
2522         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2523         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2524
2525         /*
2526          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2527          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2528          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2529          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2530          */
2531         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2532
2533         if (atomic) {
2534                 /*
2535                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2536                  * if it can't schedule.
2537                  */
2538                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2539                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2540                 /*
2541                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2542                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2543                  */
2544                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2545         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2546                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2547
2548         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2549                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2550                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2551                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2552                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2553                 else if (!in_interrupt() &&
2554                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2555                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2556                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2557         }
2558 #ifdef CONFIG_CMA
2559         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2560                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2561 #endif
2562         return alloc_flags;
2563 }
2564
2565 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2566 {
2567         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2568 }
2569
2570 static inline struct page *
2571 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2572         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2573         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2574         int classzone_idx, int migratetype)
2575 {
2576         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2577         struct page *page = NULL;
2578         int alloc_flags;
2579         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2580         unsigned long did_some_progress;
2581         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2582         bool deferred_compaction = false;
2583         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2584
2585         /*
2586          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2587          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2588          * be using allocators in order of preference for an area that is
2589          * too large.
2590          */
2591         if (order >= MAX_ORDER) {
2592                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2593                 return NULL;
2594         }
2595
2596         /*
2597          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2598          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2599          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2600          * using a larger set of nodes after it has established that the
2601          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2602          * over allocated.
2603          */
2604         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2605             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2606                 goto nopage;
2607
2608 restart:
2609         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2610                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2611                                 preferred_zone, nodemask);
2612
2613         /*
2614          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2615          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2616          * to how we want to proceed.
2617          */
2618         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2619
2620         /*
2621          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2622          * cpusets.
2623          */
2624         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2625                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2626                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2627                                 NULL, &preferred_zone);
2628                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2629         }
2630
2631 rebalance:
2632         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2633         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2634                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2635                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2636         if (page)
2637                 goto got_pg;
2638
2639         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2640         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2641                 /*
2642                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2643                  * the allocation is high priority and these type of
2644                  * allocations are system rather than user orientated
2645                  */
2646                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2647
2648                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2649                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2650                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2651                 if (page) {
2652                         goto got_pg;
2653                 }
2654         }
2655
2656         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2657         if (!wait) {
2658                 /*
2659                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2660                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2661                  * type of allocation to fail.
2662                  */
2663                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2664                 goto nopage;
2665         }
2666
2667         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2668         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2669                 goto nopage;
2670
2671         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2672         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2673                 goto nopage;
2674
2675         /*
2676          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2677          * attempts after direct reclaim are synchronous
2678          */
2679         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2680                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2681                                         preferred_zone,
2682                                         classzone_idx, migratetype,
2683                                         migration_mode, &contended_compaction,
2684                                         &deferred_compaction);
2685         if (page)
2686                 goto got_pg;
2687
2688         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2689         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2690                 /*
2691                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2692                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2693                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2694                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2695                  * instead of entering direct reclaim.
2696                  */
2697                 if (deferred_compaction)
2698                         goto nopage;
2699
2700                 /*
2701                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2702                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2703                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2704                  * so we fallback to base pages instead.
2705                  */
2706                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2707                         goto nopage;
2708
2709                 /*
2710                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2711                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2712                  * khugepaged trying to collapse.
2713                  */
2714                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2715                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2716                         goto nopage;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2721          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2722          * khugepaged trying to collapse.
2723          */
2724         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2725                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2726                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2727
2728         /* Try direct reclaim and then allocating */
2729         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2730                                         zonelist, high_zoneidx,
2731                                         nodemask,
2732                                         alloc_flags, preferred_zone,
2733                                         classzone_idx, migratetype,
2734                                         &did_some_progress);
2735         if (page)
2736                 goto got_pg;
2737
2738         /*
2739          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2740          * running out of options and have to consider going OOM
2741          */
2742         if (!did_some_progress) {
2743                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2744                         if (oom_killer_disabled)
2745                                 goto nopage;
2746                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2747                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2748                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2749                                 goto nopage;
2750                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2751                                         zonelist, high_zoneidx,
2752                                         nodemask, preferred_zone,
2753                                         classzone_idx, migratetype);
2754                         if (page)
2755                                 goto got_pg;
2756
2757                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2758                                 /*
2759                                  * The oom killer is not called for high-order
2760                                  * allocations that may fail, so if no progress
2761                                  * is being made, there are no other options and
2762                                  * retrying is unlikely to help.
2763                                  */
2764                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2765                                         goto nopage;
2766                                 /*
2767                                  * The oom killer is not called for lowmem
2768                                  * allocations to prevent needlessly killing
2769                                  * innocent tasks.
2770                                  */
2771                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2772                                         goto nopage;
2773                         }
2774
2775                         goto restart;
2776                 }
2777         }
2778
2779         /* Check if we should retry the allocation */
2780         pages_reclaimed += did_some_progress;
2781         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2782                                                 pages_reclaimed)) {
2783                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2784                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2785                 goto rebalance;
2786         } else {
2787                 /*
2788                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2789                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2790                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2791                  */
2792                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2793                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2794                                         preferred_zone,
2795                                         classzone_idx, migratetype,
2796                                         migration_mode, &contended_compaction,
2797                                         &deferred_compaction);
2798                 if (page)
2799                         goto got_pg;
2800         }
2801
2802 nopage:
2803         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2804         return page;
2805 got_pg:
2806         if (kmemcheck_enabled)
2807                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2808
2809         return page;
2810 }
2811
2812 /*
2813  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2814  */
2815 struct page *
2816 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2817                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2818 {
2819         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2820         struct zone *preferred_zone;
2821         struct zoneref *preferred_zoneref;
2822         struct page *page = NULL;
2823         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2824         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2825         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2826         int classzone_idx;
2827
2828         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2829
2830         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2831
2832         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2833
2834         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2835                 return NULL;
2836
2837         /*
2838          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2839          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2840          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2841          */
2842         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2843                 return NULL;
2844
2845         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2846                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2847
2848 retry_cpuset:
2849         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2850
2851         /* The preferred zone is used for statistics later */
2852         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2853                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2854                                 &preferred_zone);
2855         if (!preferred_zone)
2856                 goto out;
2857         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2858
2859         /* First allocation attempt */
2860         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2861                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2862                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2863         if (unlikely(!page)) {
2864                 /*
2865                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2866                  * can deadlock because I/O on the device might not
2867                  * complete.
2868                  */
2869                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2870                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2871                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2872                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2873         }
2874
2875         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2876
2877 out:
2878         /*
2879          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2880          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2881          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2882          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2883          */
2884         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2885                 goto retry_cpuset;
2886
2887         return page;
2888 }
2889 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2890
2891 /*
2892  * Common helper functions.
2893  */
2894 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2895 {
2896         struct page *page;
2897
2898         /*
2899          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2900          * a highmem page
2901          */
2902         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2903
2904         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2905         if (!page)
2906                 return 0;
2907         return (unsigned long) page_address(page);
2908 }
2909 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2910
2911 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2912 {
2913         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2914 }
2915 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2916
2917 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2918 {
2919         if (put_page_testzero(page)) {
2920                 if (order == 0)
2921                         free_hot_cold_page(page, false);
2922                 else
2923                         __free_pages_ok(page, order);
2924         }
2925 }
2926
2927 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2928
2929 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2930 {
2931         if (addr != 0) {
2932                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2933                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2934         }
2935 }
2936
2937 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2938
2939 /*
2940  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2941  * of the current memory cgroup.
2942  *
2943  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2944  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2945  */
2946 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2947 {
2948         struct page *page;
2949         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2950
2951         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2952                 return NULL;
2953         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2954         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2955         return page;
2956 }
2957
2958 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2959 {
2960         struct page *page;
2961         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2962
2963         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2964                 return NULL;
2965         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2966         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2967         return page;
2968 }
2969
2970 /*
2971  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2972  * alloc_kmem_pages.
2973  */
2974 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2975 {
2976         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2977         __free_pages(page, order);
2978 }
2979
2980 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2981 {
2982         if (addr != 0) {
2983                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2984                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2985         }
2986 }
2987
2988 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2989 {
2990         if (addr) {
2991                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2992                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2993
2994                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2995                 while (used < alloc_end) {
2996                         free_page(used);
2997                         used += PAGE_SIZE;
2998                 }
2999         }
3000         return (void *)addr;
3001 }
3002
3003 /**
3004  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3005  * @size: the number of bytes to allocate
3006  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3007  *
3008  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3009  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3010  * allocate memory in power-of-two pages.
3011  *
3012  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3013  *
3014  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3015  */
3016 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3017 {
3018         unsigned int order = get_order(size);
3019         unsigned long addr;
3020
3021         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3022         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3023 }
3024 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3025
3026 /**
3027  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3028  *                         pages on a node.
3029  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3030  * @size: the number of bytes to allocate
3031  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3032  *
3033  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3034  * back.
3035  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3036  * but is not exact.
3037  */
3038 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3039 {
3040         unsigned order = get_order(size);
3041         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3042         if (!p)
3043                 return NULL;
3044         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3045 }
3046
3047 /**
3048  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3049  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3050  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3051  *
3052  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3053  */
3054 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3055 {
3056         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3057         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3058
3059         while (addr < end) {
3060                 free_page(addr);
3061                 addr += PAGE_SIZE;
3062         }
3063 }
3064 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3065
3066 /**
3067  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3068  * @offset: The zone index of the highest zone
3069  *
3070  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3071  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3072  * zone, the number of pages is calculated as:
3073  *     managed_pages - high_pages
3074  */
3075 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3076 {
3077         struct zoneref *z;
3078         struct zone *zone;
3079
3080         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3081         unsigned long sum = 0;
3082
3083         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3084
3085         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3086                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3087                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3088                 if (size > high)
3089                         sum += size - high;
3090         }
3091
3092         return sum;
3093 }
3094
3095 /**
3096  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3097  *
3098  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3099  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3100  */
3101 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3102 {
3103         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3104 }
3105 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3106
3107 /**
3108  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3109  *
3110  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3111  * high watermark within all zones.
3112  */
3113 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3114 {
3115         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3116 }
3117
3118 static inline void show_node(struct zone *zone)
3119 {
3120         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3121                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3122 }
3123
3124 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3125 {
3126         val->totalram = totalram_pages;
3127         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3128         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3129         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3130         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3131         val->freehigh = nr_free_highpages();
3132         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3133 }
3134
3135 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3136
3137 #ifdef CONFIG_NUMA
3138 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3139 {
3140         int zone_type;          /* needs to be signed */
3141         unsigned long managed_pages = 0;
3142         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3143
3144         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3145                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3146         val->totalram = managed_pages;
3147         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3148         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3149 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3150         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3151         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3152                         NR_FREE_PAGES);
3153 #else
3154         val->totalhigh = 0;
3155         val->freehigh = 0;
3156 #endif
3157         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3158 }
3159 #endif
3160
3161 /*
3162  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3163  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3164  */
3165 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3166 {
3167         bool ret = false;
3168         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3169
3170         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3171                 goto out;
3172
3173         do {
3174                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3175                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3176         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3177 out:
3178         return ret;
3179 }
3180
3181 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3182
3183 static void show_migration_types(unsigned char type)
3184 {
3185         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3186                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3187                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3188                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3189                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3190 #ifdef CONFIG_CMA
3191                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3192 #endif
3193 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3194                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3195 #endif
3196         };
3197         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3198         char *p = tmp;
3199         int i;
3200
3201         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3202                 if (type & (1 << i))
3203                         *p++ = types[i];
3204         }
3205
3206         *p = '\0';
3207         printk("(%s) ", tmp);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3212  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3213  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3214  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3215  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3216  */
3217 void show_free_areas(unsigned int filter)
3218 {
3219         int cpu;
3220         struct zone *zone;
3221
3222         for_each_populated_zone(zone) {
3223                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3224                         continue;
3225                 show_node(zone);
3226                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3227
3228                 for_each_online_cpu(cpu) {
3229                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3230
3231                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3232
3233                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3234                                cpu, pageset->pcp.high,
3235                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3236                 }
3237         }
3238
3239         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3240                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3241                 " unevictable:%lu"
3242                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3243                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3244                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3245                 " free_cma:%lu\n",
3246                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3247                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3248                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3249                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3250                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3251                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3252                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3253                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3254                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3255                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3256                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3257                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3258                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3259                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3260                 global_page_state(NR_SHMEM),
3261                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3262                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3263                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3264
3265         for_each_populated_zone(zone) {
3266                 int i;
3267
3268                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3269                         continue;
3270                 show_node(zone);
3271                 printk("%s"
3272                         " free:%lukB"
3273                         " min:%lukB"
3274                         " low:%lukB"
3275                         " high:%lukB"
3276                         " active_anon:%lukB"
3277                         " inactive_anon:%lukB"
3278                         " active_file:%lukB"
3279                         " inactive_file:%lukB"
3280                         " unevictable:%lukB"
3281                         " isolated(anon):%lukB"
3282                         " isolated(file):%lukB"
3283                         " present:%lukB"
3284                         " managed:%lukB"
3285                         " mlocked:%lukB"
3286                         " dirty:%lukB"
3287                         " writeback:%lukB"
3288                         " mapped:%lukB"
3289                         " shmem:%lukB"
3290                         " slab_reclaimable:%lukB"
3291                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3292                         " kernel_stack:%lukB"
3293                         " pagetables:%lukB"
3294                         " unstable:%lukB"
3295                         " bounce:%lukB"
3296                         " free_cma:%lukB"
3297                         " writeback_tmp:%lukB"
3298                         " pages_scanned:%lu"
3299                         " all_unreclaimable? %s"
3300                         "\n",
3301                         zone->name,
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3303                         K(min_wmark_pages(zone)),
3304                         K(low_wmark_pages(zone)),
3305                         K(high_wmark_pages(zone)),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3308                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3309                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3310                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3311                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3312                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3313                         K(zone->present_pages),
3314                         K(zone->managed_pages),
3315                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3316                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3317                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3318                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3319                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3320                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3321                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3322                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3323                                 THREAD_SIZE / 1024,
3324                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3325                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3326                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3327                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3328                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3329                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3330                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3331                         );
3332                 printk("lowmem_reserve[]:");
3333                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3334                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3335                 printk("\n");
3336         }
3337
3338         for_each_populated_zone(zone) {
3339                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3340                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3341
3342                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3343                         continue;
3344                 show_node(zone);
3345                 printk("%s: ", zone->name);
3346
3347                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3348                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3349                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3350                         int type;
3351
3352                         nr[order] = area->nr_free;
3353                         total += nr[order] << order;
3354
3355                         types[order] = 0;
3356                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3357                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3358                                         types[order] |= 1 << type;
3359                         }
3360                 }
3361                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3362                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3363                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3364                         if (nr[order])
3365                                 show_migration_types(types[order]);
3366                 }
3367                 printk("= %lukB\n", K(total));
3368         }
3369
3370         hugetlb_show_meminfo();
3371
3372         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3373
3374         show_swap_cache_info();
3375 }
3376
3377 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3378 {
3379         zoneref->zone = zone;
3380         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Builds allocation fallback zone lists.
3385  *
3386  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3387  */
3388 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3389                                 int nr_zones)
3390 {
3391         struct zone *zone;
3392         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3393
3394         do {
3395                 zone_type--;
3396                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3397                 if (populated_zone(zone)) {
3398                         zoneref_set_zone(zone,
3399                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3400                         check_highest_zone(zone_type);
3401                 }
3402         } while (zone_type);
3403
3404         return nr_zones;
3405 }
3406
3407
3408 /*
3409  *  zonelist_order:
3410  *  0 = automatic detection of better ordering.
3411  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3412  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3413  *
3414  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3415  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3416  */
3417 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3418 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3419 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3420
3421 /* zonelist order in the kernel.
3422  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3423  */
3424 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3425 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3426
3427
3428 #ifdef CONFIG_NUMA
3429 /* The value user specified ....changed by config */
3430 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3431 /* string for sysctl */
3432 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3433 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3434
3435 /*
3436  * interface for configure zonelist ordering.
3437  * command line option "numa_zonelist_order"
3438  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3439  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3440  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3441  */
3442
3443 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3444 {
3445         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3446                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3447         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3448                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3449         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3450                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3451         } else {
3452                 printk(KERN_WARNING
3453                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3454                         "%s\n", s);
3455                 return -EINVAL;
3456         }
3457         return 0;
3458 }
3459
3460 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3461 {
3462         int ret;
3463
3464         if (!s)
3465                 return 0;
3466
3467         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3468         if (ret == 0)
3469                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3470
3471         return ret;
3472 }
3473 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3474
3475 /*
3476  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3477  */
3478 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3479                 void __user *buffer, size_t *length,
3480                 loff_t *ppos)
3481 {
3482         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3483         int ret;
3484         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3485
3486         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3487         if (write) {
3488                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3489                         ret = -EINVAL;
3490                         goto out;
3491                 }
3492                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3493         }
3494         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3495         if (ret)
3496                 goto out;
3497         if (write) {
3498                 int oldval = user_zonelist_order;
3499
3500                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3501                 if (ret) {
3502                         /*
3503                          * bogus value.  restore saved string
3504                          */
3505                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3506                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3507                         user_zonelist_order = oldval;
3508                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3509                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3510                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3511                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3512                 }
3513         }
3514 out:
3515         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3516         return ret;
3517 }
3518
3519
3520 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3521 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3522
3523 /**
3524  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3525  * @node: node whose fallback list we're appending
3526  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3527  *
3528  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3529  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3530  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3531  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3532  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3533  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3534  * on them otherwise.
3535  * It returns -1 if no node is found.
3536  */
3537 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3538 {
3539         int n, val;
3540         int min_val = INT_MAX;
3541         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3542         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3543
3544         /* Use the local node if we haven't already */
3545         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3546                 node_set(node, *used_node_mask);
3547                 return node;
3548         }
3549
3550         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3551
3552                 /* Don't want a node to appear more than once */
3553                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3554                         continue;
3555
3556                 /* Use the distance array to find the distance */
3557                 val = node_distance(node, n);
3558
3559                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3560                 val += (n < node);
3561
3562                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3563                 tmp = cpumask_of_node(n);
3564                 if (!cpumask_empty(tmp))
3565                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3566
3567                 /* Slight preference for less loaded node */
3568                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3569                 val += node_load[n];
3570
3571                 if (val < min_val) {
3572                         min_val = val;
3573                         best_node = n;
3574                 }
3575         }
3576
3577         if (best_node >= 0)
3578                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3579
3580         return best_node;
3581 }
3582
3583
3584 /*
3585  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3586  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3587  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3588  */
3589 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3590 {
3591         int j;
3592         struct zonelist *zonelist;
3593
3594         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3595         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3596                 ;
3597         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3598         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3599         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3600 }
3601
3602 /*
3603  * Build gfp_thisnode zonelists
3604  */
3605 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3606 {
3607         int j;
3608         struct zonelist *zonelist;
3609
3610         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3611         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3612         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3613         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3614 }
3615
3616 /*
3617  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3618  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3619  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3620  * may still exist in local DMA zone.
3621  */
3622 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3623
3624 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3625 {
3626         int pos, j, node;
3627         int zone_type;          /* needs to be signed */
3628         struct zone *z;
3629         struct zonelist *zonelist;
3630
3631         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3632         pos = 0;
3633         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3634                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3635                         node = node_order[j];
3636                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3637                         if (populated_zone(z)) {
3638                                 zoneref_set_zone(z,
3639                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3640                                 check_highest_zone(zone_type);
3641                         }
3642                 }
3643         }
3644         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3645         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3646 }
3647
3648 #if defined(CONFIG_64BIT)
3649 /*
3650  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3651  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3652  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3653  */
3654 static int default_zonelist_order(void)
3655 {
3656         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3657 }
3658 #else
3659 /*
3660  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3661  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3662  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3663  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3664  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3665  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3666  */
3667 static int default_zonelist_order(void)
3668 {
3669         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3670 }
3671 #endif /* CONFIG_64BIT */
3672
3673 static void set_zonelist_order(void)
3674 {
3675         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3676                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3677         else
3678                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3679 }
3680
3681 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3682 {
3683         int j, node, load;
3684         enum zone_type i;
3685         nodemask_t used_mask;
3686         int local_node, prev_node;
3687         struct zonelist *zonelist;
3688         int order = current_zonelist_order;
3689
3690         /* initialize zonelists */
3691         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3692                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3693                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3694                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3695         }
3696
3697         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3698         local_node = pgdat->node_id;
3699         load = nr_online_nodes;
3700         prev_node = local_node;
3701         nodes_clear(used_mask);
3702
3703         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3704         j = 0;
3705
3706         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3707                 /*
3708                  * We don't want to pressure a particular node.
3709                  * So adding penalty to the first node in same
3710                  * distance group to make it round-robin.
3711                  */
3712                 if (node_distance(local_node, node) !=
3713                     node_distance(local_node, prev_node))
3714                         node_load[node] = load;
3715
3716                 prev_node = node;
3717                 load--;
3718                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3719                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3720                 else
3721                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3722         }
3723
3724         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3725                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3726                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3727         }
3728
3729         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3730 }
3731
3732 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3733 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3734 {
3735         struct zonelist *zonelist;
3736         struct zonelist_cache *zlc;
3737         struct zoneref *z;
3738
3739         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3740         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3741         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3742         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3743                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3744 }
3745
3746 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3747 /*
3748  * Return node id of node used for "local" allocations.
3749  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3750  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3751  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3752  */
3753 int local_memory_node(int node)
3754 {
3755         struct zone *zone;
3756
3757         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3758                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3759                                    NULL,
3760                                    &zone);
3761         return zone->node;
3762 }
3763 #endif
3764
3765 #else   /* CONFIG_NUMA */
3766
3767 static void set_zonelist_order(void)
3768 {
3769         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3770 }
3771
3772 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3773 {
3774         int node, local_node;
3775         enum zone_type j;
3776         struct zonelist *zonelist;
3777
3778         local_node = pgdat->node_id;
3779
3780         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3781         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3782
3783         /*
3784          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3785          * of all the other nodes.
3786          * We don't want to pressure a particular node, so when
3787          * building the zones for node N, we make sure that the
3788          * zones coming right after the local ones are those from
3789          * node N+1 (modulo N)
3790          */
3791         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3792                 if (!node_online(node))
3793                         continue;
3794                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3795         }
3796         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3797                 if (!node_online(node))
3798                         continue;
3799                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3800         }
3801
3802         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3803         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3804 }
3805
3806 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3807 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3808 {
3809         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3810 }
3811
3812 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3813
3814 /*
3815  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3816  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3817  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3818  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3819  * with interrupts disabled.
3820  *
3821  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3822  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3823  * hotplugged processors.
3824  *
3825  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3826  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3827  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3828  */
3829 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3830 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3831 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3832
3833 /*
3834  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3835  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3836  */
3837 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3838
3839 /* return values int ....just for stop_machine() */
3840 static int __build_all_zonelists(void *data)
3841 {
3842         int nid;
3843         int cpu;
3844         pg_data_t *self = data;
3845
3846 #ifdef CONFIG_NUMA
3847         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3848 #endif
3849
3850         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3851                 build_zonelists(self);
3852                 build_zonelist_cache(self);
3853         }
3854
3855         for_each_online_node(nid) {
3856                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3857
3858                 build_zonelists(pgdat);
3859                 build_zonelist_cache(pgdat);
3860         }
3861
3862         /*
3863          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3864          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3865          * each zone will be allocated later when the per cpu
3866          * allocator is available.
3867          *
3868          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3869          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3870          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3871          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3872          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3873          * (a chicken-egg dilemma).
3874          */
3875         for_each_possible_cpu(cpu) {
3876                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3877
3878 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3879                 /*
3880                  * We now know the "local memory node" for each node--
3881                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3882                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3883                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3884                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3885                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3886                  */
3887                 if (cpu_online(cpu))
3888                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3889 #endif
3890         }
3891
3892         return 0;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Called with zonelists_mutex held always
3897  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3898  */
3899 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3900 {
3901         set_zonelist_order();
3902
3903         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3904                 __build_all_zonelists(NULL);
3905                 mminit_verify_zonelist();
3906                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3907         } else {
3908 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3909                 if (zone)
3910                         setup_zone_pageset(zone);
3911 #endif
3912                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3913                    of zonelist */
3914                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3915                 /* cpuset refresh routine should be here */
3916         }
3917         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3918         /*
3919          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3920          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3921          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3922          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3923          * disabled and enable it later
3924          */
3925         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3926                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3927         else
3928                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3929
3930         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3931                 "Total pages: %ld\n",
3932                         nr_online_nodes,
3933                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3934                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3935                         vm_total_pages);
3936 #ifdef CONFIG_NUMA
3937         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3938 #endif
3939 }
3940
3941 /*
3942  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3943  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3944  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3945  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3946  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3947  * conservative, even though it seems large.
3948  *
3949  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3950  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3951  */
3952 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3953
3954 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3955 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3956 {
3957         unsigned long size = 1;
3958
3959         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3960
3961         while (size < pages)
3962                 size <<= 1;
3963
3964         /*
3965          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3966          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3967          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3968          */
3969         size = min(size, 4096UL);
3970
3971         return max(size, 4UL);
3972 }
3973 #else
3974 /*
3975  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3976  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3977  *
3978  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3979  *
3980  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3981  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3982  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3983  *
3984  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3985  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3986  *
3987  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3988  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3989  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3990  */
3991 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3992 {
3993         return 4096UL;
3994 }
3995 #endif
3996
3997 /*
3998  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3999  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4000  * hash function before the remainder is taken.
4001  */
4002 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4003 {
4004         return ffz(~size);
4005 }
4006
4007 /*
4008  * Check if a pageblock contains reserved pages
4009  */
4010 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4011 {
4012         unsigned long pfn;
4013
4014         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4015                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4016                         return 1;
4017         }
4018         return 0;
4019 }
4020
4021 /*
4022  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4023  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4024  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4025  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4026  * blocks as reclaim kicks in
4027  */
4028 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4029 {
4030         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4031         struct page *page;
4032         unsigned long block_migratetype;
4033         int reserve;
4034         int old_reserve;
4035
4036         /*
4037          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4038          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4039          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4040          * the block.
4041          */
4042         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4043         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4044         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4045         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4046                                                         pageblock_order;
4047
4048         /*
4049          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4050          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4051          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4052          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4053          * future allocation of hugepages at runtime.
4054          */
4055         reserve = min(2, reserve);
4056         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4057
4058         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4059         if (reserve == old_reserve)
4060                 return;
4061         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4062
4063         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4064                 if (!pfn_valid(pfn))
4065                         continue;
4066                 page = pfn_to_page(pfn);
4067
4068                 /* Watch out for overlapping nodes */
4069                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4070                         continue;
4071
4072                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4073
4074                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4075                 if (reserve > 0) {
4076                         /*
4077                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4078                          * them.
4079                          */
4080                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4081                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4082                                 continue;
4083
4084                         /* If this block is reserved, account for it */
4085                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4086                                 reserve--;
4087                                 continue;
4088                         }
4089
4090                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4091                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4092                                 set_pageblock_migratetype(page,
4093                                                         MIGRATE_RESERVE);
4094                                 move_freepages_block(zone, page,
4095                                                         MIGRATE_RESERVE);
4096                                 reserve--;
4097                                 continue;
4098                         }
4099                 } else if (!old_reserve) {
4100                         /*
4101                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4102                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4103                          */
4104                         break;
4105                 }
4106
4107                 /*
4108                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4109                  * take it back
4110                  */
4111                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4112                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4113                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4114                 }
4115         }
4116 }
4117
4118 /*
4119  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4120  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4121  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4122  */
4123 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4124                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4125 {
4126         struct page *page;
4127         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4128         unsigned long pfn;
4129         struct zone *z;
4130
4131         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4132                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4133
4134         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4135         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4136                 /*
4137                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4138                  * handed to this function.  They do not
4139                  * exist on hotplugged memory.
4140                  */
4141                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4142                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4143                                 continue;
4144                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4145                                 continue;
4146                 }
4147                 page = pfn_to_page(pfn);
4148                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4149                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4150                 init_page_count(page);
4151                 page_mapcount_reset(page);
4152                 page_cpupid_reset_last(page);
4153                 SetPageReserved(page);
4154                 /*
4155                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4156                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4157                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4158                  * the address space during boot when many long-lived
4159                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4160                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4161                  * setup_zone_migrate_reserve()
4162                  *
4163                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4164                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4165                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4166                  * pfn out of zone.
4167                  */
4168                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4169                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4170                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4171                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4172
4173                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4174 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4175                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4176                 if (!is_highmem_idx(zone))
4177                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4178 #endif
4179         }
4180 }
4181
4182 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4183 {
4184         unsigned int order, t;
4185         for_each_migratetype_order(order, t) {
4186                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4187                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4188         }
4189 }
4190
4191 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4192 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4193         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4194 #endif
4195
4196 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4197 {
4198 #ifdef CONFIG_MMU
4199         int batch;
4200
4201         /*
4202          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4203          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4204          *
4205          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4206          */
4207         batch = zone->managed_pages / 1024;
4208         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4209                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4210         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4211         if (batch < 1)
4212                 batch = 1;
4213
4214         /*
4215          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4216          * of 2 value was found to be more likely to have
4217          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4218          *
4219          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4220          * batches of pages, one task can end up with a lot
4221          * of pages of one half of the possible page colors
4222          * and the other with pages of the other colors.
4223          */
4224         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4225
4226         return batch;
4227
4228 #else
4229         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4230          * conditions.
4231          *
4232          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4233          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4234          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4235          *
4236          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4237          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4238          * can be a significant delay between the individual batches being
4239          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4240          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4241          */
4242         return 0;
4243 #endif
4244 }
4245
4246 /*
4247  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4248  * ->batch must never be higher then ->high.
4249  * The following function updates them in a safe manner without read side
4250  * locking.
4251  *
4252  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4253  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4254  *
4255  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4256  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4257  * exist).
4258  */
4259 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4260                 unsigned long batch)
4261 {
4262        /* start with a fail safe value for batch */
4263         pcp->batch = 1;
4264         smp_wmb();
4265
4266        /* Update high, then batch, in order */
4267         pcp->high = high;
4268         smp_wmb();
4269
4270         pcp->batch = batch;
4271 }
4272
4273 /* a companion to pageset_set_high() */
4274 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4275 {
4276         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4277 }
4278
4279 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4280 {
4281         struct per_cpu_pages *pcp;
4282         int migratetype;
4283
4284         memset(p, 0, sizeof(*p));
4285
4286         pcp = &p->pcp;
4287         pcp->count = 0;
4288         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4289                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4290 }
4291
4292 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4293 {
4294         pageset_init(p);
4295         pageset_set_batch(p, batch);
4296 }
4297
4298 /*
4299  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4300  * to the value high for the pageset p.
4301  */
4302 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4303                                 unsigned long high)
4304 {
4305         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4306         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4307                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4308
4309         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4310 }
4311
4312 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4313                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4314 {
4315         if (percpu_pagelist_fraction)
4316                 pageset_set_high(pcp,
4317                         (zone->managed_pages /
4318                                 percpu_pagelist_fraction));
4319         else
4320                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4321 }
4322
4323 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4324 {
4325         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4326
4327         pageset_init(pcp);
4328         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4329 }
4330
4331 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4332 {
4333         int cpu;
4334         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4335         for_each_possible_cpu(cpu)
4336                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4337 }
4338
4339 /*
4340  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4341  * Before this call only boot pagesets were available.
4342  */
4343 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4344 {
4345         struct zone *zone;
4346
4347         for_each_populated_zone(zone)
4348                 setup_zone_pageset(zone);
4349 }
4350
4351 static noinline __init_refok
4352 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4353 {
4354         int i;
4355         size_t alloc_size;
4356
4357         /*
4358          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4359          * per zone.
4360          */
4361         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4362                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4363         zone->wait_table_bits =
4364                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4365         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4366                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4367
4368         if (!slab_is_available()) {
4369                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4370                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4371                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4372         } else {
4373                 /*
4374                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4375                  * via memory hot-add.
4376                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4377                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4378                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4379                  * node itself as well.
4380                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4381                  * necessary.
4382                  */
4383                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4384         }
4385         if (!zone->wait_table)
4386                 return -ENOMEM;
4387
4388         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4389                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4390
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4395 {
4396         /*
4397          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4398          * relies on the ability of the linker to provide the
4399          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4400          */
4401         zone->pageset = &boot_pageset;
4402
4403         if (populated_zone(zone))
4404                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4405                         zone->name, zone->present_pages,
4406                                          zone_batchsize(zone));
4407 }
4408
4409 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4410                                         unsigned long zone_start_pfn,
4411                                         unsigned long size,
4412                                         enum memmap_context context)
4413 {
4414         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4415         int ret;
4416         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4417         if (ret)
4418                 return ret;
4419         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4420
4421         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4422
4423         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4424                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4425                         pgdat->node_id,
4426                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4427                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4428
4429         zone_init_free_lists(zone);
4430
4431         return 0;
4432 }
4433
4434 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4435 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4436 /*
4437  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4438  */
4439 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4440 {
4441         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4442         int nid;
4443         /*
4444          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4445          * when the kernel is running single-threaded.
4446          */
4447         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4448         static int __meminitdata last_nid;
4449
4450         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4451                 return last_nid;
4452
4453         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4454         if (nid != -1) {
4455                 last_start_pfn = start_pfn;
4456                 last_end_pfn = end_pfn;
4457                 last_nid = nid;
4458         }
4459
4460         return nid;
4461 }
4462 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4463
4464 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4465 {
4466         int nid;
4467
4468         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4469         if (nid >= 0)
4470                 return nid;
4471         /* just returns 0 */
4472         return 0;
4473 }
4474
4475 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4476 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4477 {
4478         int nid;
4479
4480         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4481         if (nid >= 0 && nid != node)
4482                 return false;
4483         return true;
4484 }
4485 #endif
4486
4487 /**
4488  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4489  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4490  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4491  *
4492  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4493  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4494  * memblock_free_early_nid() manually.
4495  */
4496 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4497 {
4498         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4499         int i, this_nid;
4500
4501         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4502                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4503                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4504
4505                 if (start_pfn < end_pfn)
4506                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4507                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4508                                         this_nid);
4509         }
4510 }
4511
4512 /**
4513  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4514  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4515  *
4516  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4517  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4518  */
4519 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4520 {
4521         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4522         int i, this_nid;
4523
4524         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4525                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4526 }
4527
4528 /**
4529  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4530  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4531  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4532  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4533  *
4534  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4535  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4536  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4537  * PFNs will be 0.
4538  */
4539 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4540                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4541 {
4542         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4543         int i;
4544
4545         *start_pfn = -1UL;
4546         *end_pfn = 0;
4547
4548         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4549                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4550                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4551         }
4552
4553         if (*start_pfn == -1UL)
4554                 *start_pfn = 0;
4555 }
4556
4557 /*
4558  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4559  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4560  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4561  */
4562 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4563 {
4564         int zone_index;
4565         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4566                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4567                         continue;
4568
4569                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4570                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4571                         break;
4572         }
4573
4574         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4575         movable_zone = zone_index;
4576 }
4577
4578 /*
4579  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4580  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4581  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4582  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4583  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4584  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4585  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4586  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4587  */
4588 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4589                                         unsigned long zone_type,
4590                                         unsigned long node_start_pfn,
4591                                         unsigned long node_end_pfn,
4592                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4593                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4594 {
4595         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4596         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4597                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4598                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4599                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4600                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4601                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4602
4603                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4604                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4605                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4606                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4607
4608                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4609                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4610                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4611         }
4612 }
4613
4614 /*
4615  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4616  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4617  */
4618 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4619                                         unsigned long zone_type,
4620                                         unsigned long node_start_pfn,
4621                                         unsigned long node_end_pfn,
4622                                         unsigned long *ignored)
4623 {
4624         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4625
4626         /* Get the start and end of the zone */
4627         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4628         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4629         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4630                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4631                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4632
4633         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4634         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4635                 return 0;
4636
4637         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4638         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4639         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4640
4641         /* Return the spanned pages */
4642         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4643 }
4644
4645 /*
4646  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4647  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4648  */
4649 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4650                                 unsigned long range_start_pfn,
4651                                 unsigned long range_end_pfn)
4652 {
4653         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4654         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4655         int i;
4656
4657         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4658                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4659                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4660                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4661         }
4662         return nr_absent;
4663 }
4664
4665 /**
4666  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4667  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4668  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4669  *
4670  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4671  */
4672 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4673                                                         unsigned long end_pfn)
4674 {
4675         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4676 }
4677
4678 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4679 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4680                                         unsigned long zone_type,
4681                                         unsigned long node_start_pfn,
4682                                         unsigned long node_end_pfn,
4683                                         unsigned long *ignored)
4684 {
4685         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4686         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4687         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4688
4689         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4690         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4691
4692         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4693                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4694                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4695         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4696 }
4697
4698 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4699 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4700                                         unsigned long zone_type,
4701                                         unsigned long node_start_pfn,
4702                                         unsigned long node_end_pfn,
4703                                         unsigned long *zones_size)
4704 {
4705         return zones_size[zone_type];
4706 }
4707
4708 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4709                                                 unsigned long zone_type,
4710                                                 unsigned long node_start_pfn,
4711                                                 unsigned long node_end_pfn,
4712                                                 unsigned long *zholes_size)
4713 {
4714         if (!zholes_size)
4715                 return 0;
4716
4717         return zholes_size[zone_type];
4718 }
4719
4720 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4721
4722 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4723                                                 unsigned long node_start_pfn,
4724                                                 unsigned long node_end_pfn,
4725                                                 unsigned long *zones_size,
4726                                                 unsigned long *zholes_size)
4727 {
4728         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4729         enum zone_type i;
4730
4731         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4732                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4733                                                          node_start_pfn,
4734                                                          node_end_pfn,
4735                                                          zones_size);
4736         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4737
4738         realtotalpages = totalpages;
4739         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4740                 realtotalpages -=
4741                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4742                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4743                                                   zholes_size);
4744         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4745         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4746                                                         realtotalpages);
4747 }
4748
4749 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4750 /*
4751  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4752  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4753  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4754  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4755  * bytes.
4756  */
4757 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4758 {
4759         unsigned long usemapsize;
4760
4761         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4762         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4763         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4764         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4765         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4766
4767         return usemapsize / 8;
4768 }
4769
4770 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4771                                 struct zone *zone,
4772                                 unsigned long zone_start_pfn,
4773                                 unsigned long zonesize)
4774 {
4775         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4776         zone->pageblock_flags = NULL;
4777         if (usemapsize)
4778                 zone->pageblock_flags =
4779                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4780                                                          pgdat->node_id);
4781 }
4782 #else
4783 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4784                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4785 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4786
4787 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4788
4789 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4790 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4791 {
4792         unsigned int order;
4793
4794         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4795         if (pageblock_order)
4796                 return;
4797
4798         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4799                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4800         else
4801                 order = MAX_ORDER - 1;
4802
4803         /*
4804          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4805          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4806          * powerpc.
4807          */
4808         pageblock_order = order;
4809 }
4810 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4811
4812 /*
4813  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4814  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4815  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4816  * the kernel config
4817  */
4818 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4819 {
4820 }
4821
4822 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4823
4824 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4825                                                    unsigned long present_pages)
4826 {
4827         unsigned long pages = spanned_pages;
4828
4829         /*
4830          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4831          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4832          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4833          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4834          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4835          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4836          */
4837         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4838             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4839                 pages = present_pages;
4840
4841         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4842 }
4843
4844 /*
4845  * Set up the zone data structures:
4846  *   - mark all pages reserved
4847  *   - mark all memory queues empty
4848  *   - clear the memory bitmaps
4849  *
4850  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4851  */
4852 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4853                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4854                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4855 {
4856         enum zone_type j;
4857         int nid = pgdat->node_id;
4858         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4859         int ret;
4860
4861         pgdat_resize_init(pgdat);
4862 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4863         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4864         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4865         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4866 #endif
4867         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4868         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4869         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4870
4871         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4872                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4873                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4874
4875                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4876                                                   node_end_pfn, zones_size);
4877                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4878                                                                 node_start_pfn,
4879                                                                 node_end_pfn,
4880                                                                 zholes_size);
4881
4882                 /*
4883                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4884                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4885                  * and per-cpu initialisations
4886                  */
4887                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4888                 if (freesize >= memmap_pages) {
4889                         freesize -= memmap_pages;
4890                         if (memmap_pages)
4891                                 printk(KERN_DEBUG
4892                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4893                                        zone_names[j], memmap_pages);
4894                 } else
4895                         printk(KERN_WARNING
4896                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4897                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4898
4899                 /* Account for reserved pages */
4900                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4901                         freesize -= dma_reserve;
4902                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4903                                         zone_names[0], dma_reserve);
4904                 }
4905
4906                 if (!is_highmem_idx(j))
4907                         nr_kernel_pages += freesize;
4908                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4909                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4910                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4911                 nr_all_pages += freesize;
4912
4913                 zone->spanned_pages = size;
4914                 zone->present_pages = realsize;
4915                 /*
4916                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4917                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4918                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4919                  */
4920                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4921 #ifdef CONFIG_NUMA
4922                 zone->node = nid;
4923                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4924                                                 / 100;
4925                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4926 #endif
4927                 zone->name = zone_names[j];
4928                 spin_lock_init(&zone->lock);
4929                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4930                 zone_seqlock_init(zone);
4931                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4932                 zone_pcp_init(zone);
4933
4934                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4935                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4936
4937                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4938                 if (!size)
4939                         continue;
4940
4941                 set_pageblock_order();
4942                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4943                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4944                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4945                 BUG_ON(ret);
4946                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4947                 zone_start_pfn += size;
4948         }
4949 }
4950
4951 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4952 {
4953         /* Skip empty nodes */
4954         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4955                 return;
4956
4957 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4958         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4959         if (!pgdat->node_mem_map) {
4960                 unsigned long size, start, end;
4961                 struct page *map;
4962
4963                 /*
4964                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4965                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4966                  * for the buddy allocator to function correctly.
4967                  */
4968                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4969                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4970                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4971                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4972                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4973                 if (!map)
4974                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4975                                                                pgdat->node_id);
4976                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4977         }
4978 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4979         /*
4980          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4981          */
4982         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4983                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4984 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4985                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4986                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4987 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4988         }
4989 #endif
4990 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4991 }
4992
4993 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4994                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4995 {
4996         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4997         unsigned long start_pfn = 0;
4998         unsigned long end_pfn = 0;
4999
5000         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5001         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5002
5003         pgdat->node_id = nid;
5004         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5005 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5006         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5007         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
5008                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5009 #endif
5010         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5011                                   zones_size, zholes_size);
5012
5013         alloc_node_mem_map(pgdat);
5014 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5015         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5016                 nid, (unsigned long)pgdat,
5017                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5018 #endif
5019
5020         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5021                             zones_size, zholes_size);
5022 }
5023
5024 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5025
5026 #if MAX_NUMNODES > 1
5027 /*
5028  * Figure out the number of possible node ids.
5029  */
5030 void __init setup_nr_node_ids(void)
5031 {
5032         unsigned int node;
5033         unsigned int highest = 0;
5034
5035         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5036                 highest = node;
5037         nr_node_ids = highest + 1;
5038 }
5039 #endif
5040
5041 /**
5042  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5043  *
5044  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5045  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5046  * all the nodes.
5047  *
5048  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5049  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5050  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5051  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5052  *
5053  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5054  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5055  * populated node map.
5056  *
5057  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5058  * requirement (single node).
5059  */
5060 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5061 {
5062         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5063         unsigned long start, end, mask;
5064         int last_nid = -1;
5065         int i, nid;
5066
5067         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5068                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5069                         last_nid = nid;
5070                         last_end = end;
5071                         continue;
5072                 }
5073
5074                 /*
5075                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5076                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5077                  * too coarse to separate the current node from the last.
5078                  */
5079                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5080                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5081                         mask <<= 1;
5082
5083                 /* accumulate all internode masks */
5084                 accl_mask |= mask;
5085         }
5086
5087         /* convert mask to number of pages */
5088         return ~accl_mask + 1;
5089 }
5090
5091 /* Find the lowest pfn for a node */
5092 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5093 {
5094         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5095         unsigned long start_pfn;
5096         int i;
5097
5098         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5099                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5100
5101         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5102                 printk(KERN_WARNING
5103                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5104                 return 0;
5105         }
5106
5107         return min_pfn;
5108 }
5109
5110 /**
5111  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5112  *
5113  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5114  * memblock_set_node().
5115  */
5116 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5117 {
5118         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5119 }
5120
5121 /*
5122  * early_calculate_totalpages()
5123  * Sum pages in active regions for movable zone.
5124  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5125  */
5126 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5127 {
5128         unsigned long totalpages = 0;
5129         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5130         int i, nid;
5131
5132         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5133                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5134
5135                 totalpages += pages;
5136                 if (pages)
5137                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5138         }
5139         return totalpages;
5140 }
5141
5142 /*
5143  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5144  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5145  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5146  * others
5147  */
5148 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5149 {
5150         int i, nid;
5151         unsigned long usable_startpfn;
5152         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5153         /* save the state before borrow the nodemask */
5154         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5155         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5156         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5157         struct memblock_region *r;
5158
5159         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5160         find_usable_zone_for_movable();
5161
5162         /*
5163          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5164          * options.
5165          */
5166         if (movable_node_is_enabled()) {
5167                 for_each_memblock(memory, r) {
5168                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5169                                 continue;
5170
5171                         nid = r->nid;
5172
5173                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5174                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5175                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5176                                 usable_startpfn;
5177                 }
5178
5179                 goto out2;
5180         }
5181
5182         /*
5183          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5184          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5185          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5186          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5187          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5188          * what movablecore would have allowed.
5189          */
5190         if (required_movablecore) {
5191                 unsigned long corepages;
5192
5193                 /*
5194                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5195                  * was requested by the user
5196                  */
5197                 required_movablecore =
5198                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5199                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5200
5201                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5202         }
5203
5204         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5205         if (!required_kernelcore)
5206                 goto out;
5207
5208         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5209         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5210
5211 restart:
5212         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5213         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5214         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5215                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5216
5217                 /*
5218                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5219                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5220                  * amount of memory for the kernel
5221                  */
5222                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5223                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5224
5225                 /*
5226                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5227                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5228                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5229                  */
5230                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5231
5232                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5233                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5234                         unsigned long size_pages;
5235
5236                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5237                         if (start_pfn >= end_pfn)
5238                                 continue;
5239
5240                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5241                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5242                                 unsigned long kernel_pages;
5243                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5244                                                                 - start_pfn;
5245
5246                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5247                                                         kernelcore_remaining);
5248                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5249                                                         required_kernelcore);
5250
5251                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5252                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5253
5254                                         /*
5255                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5256                                          * that if we have to rebalance
5257                                          * kernelcore across nodes, we will
5258                                          * not double account here
5259                                          */
5260                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5261                                         continue;
5262                                 }
5263                                 start_pfn = usable_startpfn;
5264                         }
5265
5266                         /*
5267                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5268                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5269                          * number of pages used as kernelcore
5270                          */
5271                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5272                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5273                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5274                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5275
5276                         /*
5277                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5278                          * break if the kernelcore for this node has been
5279                          * satisfied
5280                          */
5281                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5282                                                                 size_pages);
5283                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5284                         if (!kernelcore_remaining)
5285                                 break;
5286                 }
5287         }
5288
5289         /*
5290          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5291          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5292          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5293          * satisfied
5294          */
5295         usable_nodes--;
5296         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5297                 goto restart;
5298
5299 out2:
5300         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5301         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5302                 zone_movable_pfn[nid] =
5303                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5304
5305 out:
5306         /* restore the node_state */
5307         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5308 }
5309
5310 /* Any regular or high memory on that node ? */
5311 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5312 {
5313         enum zone_type zone_type;
5314
5315         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5316                 return;
5317
5318         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5319                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5320                 if (populated_zone(zone)) {
5321                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5322                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5323                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5324                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5325                         break;
5326                 }
5327         }
5328 }
5329
5330 /**
5331  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5332  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5333  *
5334  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5335  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5336  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5337  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5338  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5339  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5340  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5341  * at arch_max_dma_pfn.
5342  */
5343 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5344 {
5345         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5346         int i, nid;
5347
5348         /* Record where the zone boundaries are */
5349         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5350                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5351         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5352                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5353         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5354         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5355         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5356                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5357                         continue;
5358                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5359                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5360                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5361                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5362         }
5363         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5364         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5365
5366         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5367         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5368         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5369
5370         /* Print out the zone ranges */
5371         pr_info("Zone ranges:\n");
5372         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5373                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5374                         continue;
5375                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5376                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5377                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5378                         pr_cont("empty\n");
5379                 else
5380                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5381                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5382                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5383                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5384         }
5385
5386         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5387         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5388         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5389                 if (zone_movable_pfn[i])
5390                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5391                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5392         }
5393
5394         /* Print out the early node map */
5395         pr_info("Early memory node ranges\n");
5396         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5397                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5398                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5399
5400         /* Initialise every node */
5401         mminit_verify_pageflags_layout();
5402         setup_nr_node_ids();
5403         for_each_online_node(nid) {
5404                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5405                 free_area_init_node(nid, NULL,
5406                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5407
5408                 /* Any memory on that node */
5409                 if (pgdat->node_present_pages)
5410                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5411                 check_for_memory(pgdat, nid);
5412         }
5413 }
5414
5415 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5416 {
5417         unsigned long long coremem;
5418         if (!p)
5419                 return -EINVAL;
5420
5421         coremem = memparse(p, &p);
5422         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5423
5424         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5425         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5426
5427         return 0;
5428 }
5429
5430 /*
5431  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5432  * cannot be reclaimed or migrated.
5433  */
5434 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5435 {
5436         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5437 }
5438
5439 /*
5440  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5441  * can be reclaimed or migrated.
5442  */
5443 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5444 {
5445         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5446 }
5447
5448 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5449 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5450
5451 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5452
5453 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5454 {
5455         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5456         page_zone(page)->managed_pages += count;
5457         totalram_pages += count;
5458 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5459         if (PageHighMem(page))
5460                 totalhigh_pages += count;
5461 #endif
5462         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5463 }
5464 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5465
5466 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5467 {
5468         void *pos;
5469         unsigned long pages = 0;
5470
5471         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5472         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5473         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5474                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5475                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5476                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5477         }
5478
5479         if (pages && s)
5480                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5481                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5482
5483         return pages;
5484 }
5485 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5486
5487 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5488 void free_highmem_page(struct page *page)
5489 {
5490         __free_reserved_page(page);
5491         totalram_pages++;
5492         page_zone(page)->managed_pages++;
5493         totalhigh_pages++;
5494 }
5495 #endif
5496
5497
5498 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5499 {
5500         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5501         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5502
5503         physpages = get_num_physpages();
5504         codesize = _etext - _stext;
5505         datasize = _edata - _sdata;
5506         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5507         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5508         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5509         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5510
5511         /*
5512          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5513          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5514          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5515          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5516          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5517          */
5518 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5519         do { \
5520                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5521                         size -= adj; \
5522         } while (0)
5523
5524         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5525                      _sinittext, init_code_size);
5526         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5527         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5528         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5529         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5530
5531 #undef  adj_init_size
5532
5533         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5534                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5535                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5536 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5537                ", %luK highmem"
5538 #endif
5539                "%s%s)\n",
5540                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5541                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5542                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5543                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5544 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5545                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5546 #endif
5547                str ? ", " : "", str ? str : "");
5548 }
5549
5550 /**
5551  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5552  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5553  *
5554  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5555  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5556  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5557  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5558  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5559  * smaller per-cpu batchsize.
5560  */
5561 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5562 {
5563         dma_reserve = new_dma_reserve;
5564 }
5565
5566 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5567 {
5568         free_area_init_node(0, zones_size,
5569                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5570 }
5571
5572 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5573                                  unsigned long action, void *hcpu)
5574 {
5575         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5576
5577         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5578                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5579                 drain_pages(cpu);
5580
5581                 /*
5582                  * Spill the event counters of the dead processor
5583                  * into the current processors event counters.
5584                  * This artificially elevates the count of the current
5585                  * processor.
5586                  */
5587                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5588
5589                 /*
5590                  * Zero the differential counters of the dead processor
5591                  * so that the vm statistics are consistent.
5592                  *
5593                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5594                  * race with what we are doing.
5595                  */
5596                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5597         }
5598         return NOTIFY_OK;
5599 }
5600
5601 void __init page_alloc_init(void)
5602 {
5603         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5604 }
5605
5606 /*
5607  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5608  *      or min_free_kbytes changes.
5609  */
5610 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5611 {
5612         struct pglist_data *pgdat;
5613         unsigned long reserve_pages = 0;
5614         enum zone_type i, j;
5615
5616         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5617                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5618                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5619                         long max = 0;
5620
5621                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5622                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5623                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5624                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5625                         }
5626
5627                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5628                         max += high_wmark_pages(zone);
5629
5630                         if (max > zone->managed_pages)
5631                                 max = zone->managed_pages;
5632                         reserve_pages += max;
5633                         /*
5634                          * Lowmem reserves are not available to
5635                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5636                          * kswapd tries to balance zones to their high
5637                          * watermark.  As a result, neither should be
5638                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5639                          * situation where reclaim has to clean pages
5640                          * in order to balance the zones.
5641                          */
5642                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5643                 }
5644         }
5645         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5646         totalreserve_pages = reserve_pages;
5647 }
5648
5649 /*
5650  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5651  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5652  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5653  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5654  */
5655 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5656 {
5657         struct pglist_data *pgdat;
5658         enum zone_type j, idx;
5659
5660         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5661                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5662                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5663                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5664
5665                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5666
5667                         idx = j;
5668                         while (idx) {
5669                                 struct zone *lower_zone;
5670
5671                                 idx--;
5672
5673                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5674                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5675
5676                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5677                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5678                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5679                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5680                         }
5681                 }
5682         }
5683
5684         /* update totalreserve_pages */
5685         calculate_totalreserve_pages();
5686 }
5687
5688 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5689 {
5690         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5691         unsigned long lowmem_pages = 0;
5692         struct zone *zone;
5693         unsigned long flags;
5694
5695         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5696         for_each_zone(zone) {
5697                 if (!is_highmem(zone))
5698                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5699         }
5700
5701         for_each_zone(zone) {
5702                 u64 tmp;
5703
5704                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5705                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5706                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5707                 if (is_highmem(zone)) {
5708                         /*
5709                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5710                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5711                          * value here.
5712                          *
5713                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5714                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5715                          * not be capped for highmem.
5716                          */
5717                         unsigned long min_pages;
5718
5719                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5720                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5721                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5722                 } else {
5723                         /*
5724                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5725                          * proportionate to the zone's size.
5726                          */
5727                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5728                 }
5729
5730                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5731                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5732
5733                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5734                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5735                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5736
5737                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5738                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5739         }
5740
5741         /* update totalreserve_pages */
5742         calculate_totalreserve_pages();
5743 }
5744
5745 /**
5746  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5747  * or when memory is hot-{added|removed}
5748  *
5749  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5750  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5751  */
5752 void setup_per_zone_wmarks(void)
5753 {
5754         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5755         __setup_per_zone_wmarks();
5756         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5757 }
5758
5759 /*
5760  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5761  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5762  * to be referenced again before it is swapped out.
5763  *
5764  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5765  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5766  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5767  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5768  *
5769  * total     target    max
5770  * memory    ratio     inactive anon
5771  * -------------------------------------
5772  *   10MB       1         5MB
5773  *  100MB       1        50MB
5774  *    1GB       3       250MB
5775  *   10GB      10       0.9GB
5776  *  100GB      31         3GB
5777  *    1TB     101        10GB
5778  *   10TB     320        32GB
5779  */
5780 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5781 {
5782         unsigned int gb, ratio;
5783
5784         /* Zone size in gigabytes */
5785         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5786         if (gb)
5787                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5788         else
5789                 ratio = 1;
5790
5791         zone->inactive_ratio = ratio;
5792 }
5793
5794 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5795 {
5796         struct zone *zone;
5797
5798         for_each_zone(zone)
5799                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5800 }
5801
5802 /*
5803  * Initialise min_free_kbytes.
5804  *
5805  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5806  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5807  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5808  *
5809  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5810  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5811  *
5812  * which yields
5813  *
5814  * 16MB:        512k
5815  * 32MB:        724k
5816  * 64MB:        1024k
5817  * 128MB:       1448k
5818  * 256MB:       2048k
5819  * 512MB:       2896k
5820  * 1024MB:      4096k
5821  * 2048MB:      5792k
5822  * 4096MB:      8192k
5823  * 8192MB:      11584k
5824  * 16384MB:     16384k
5825  */
5826 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5827 {
5828         unsigned long lowmem_kbytes;
5829         int new_min_free_kbytes;
5830
5831         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5832         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5833
5834         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5835                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5836                 if (min_free_kbytes < 128)
5837                         min_free_kbytes = 128;
5838                 if (min_free_kbytes > 65536)
5839                         min_free_kbytes = 65536;
5840         } else {
5841                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5842                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5843         }
5844         setup_per_zone_wmarks();
5845         refresh_zone_stat_thresholds();
5846         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5847         setup_per_zone_inactive_ratio();
5848         return 0;
5849 }
5850 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5851
5852 /*
5853  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5854  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5855  *      changes.
5856  */
5857 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5858         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5859 {
5860         int rc;
5861
5862         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5863         if (rc)
5864                 return rc;
5865
5866         if (write) {
5867                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5868                 setup_per_zone_wmarks();
5869         }
5870         return 0;
5871 }
5872
5873 #ifdef CONFIG_NUMA
5874 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5875         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5876 {
5877         struct zone *zone;
5878         int rc;
5879
5880         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5881         if (rc)
5882                 return rc;
5883
5884         for_each_zone(zone)
5885                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5886                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5887         return 0;
5888 }
5889
5890 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5891         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5892 {
5893         struct zone *zone;
5894         int rc;
5895
5896         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5897         if (rc)
5898                 return rc;
5899
5900         for_each_zone(zone)
5901                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5902                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5903         return 0;
5904 }
5905 #endif
5906
5907 /*
5908  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5909  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5910  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5911  *
5912  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5913  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5914  * if in function of the boot time zone sizes.
5915  */
5916 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5917         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5918 {
5919         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5920         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5921         return 0;
5922 }
5923
5924 /*
5925  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5926  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5927  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5928  */
5929 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5930         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5931 {
5932         struct zone *zone;
5933         int old_percpu_pagelist_fraction;
5934         int ret;
5935
5936         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5937         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5938
5939         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5940         if (!write || ret < 0)
5941                 goto out;
5942
5943         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5944         if (percpu_pagelist_fraction &&
5945             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5946                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5947                 ret = -EINVAL;
5948                 goto out;
5949         }
5950
5951         /* No change? */
5952         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5953                 goto out;
5954
5955         for_each_populated_zone(zone) {
5956                 unsigned int cpu;
5957
5958                 for_each_possible_cpu(cpu)
5959                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5960                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5961         }
5962 out:
5963         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5964         return ret;
5965 }
5966
5967 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5968
5969 #ifdef CONFIG_NUMA
5970 static int __init set_hashdist(char *str)
5971 {
5972         if (!str)
5973                 return 0;
5974         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5975         return 1;
5976 }
5977 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5978 #endif
5979
5980 /*
5981  * allocate a large system hash table from bootmem
5982  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5983  *   quantity of entries
5984  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5985  */
5986 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5987                                      unsigned long bucketsize,
5988                                      unsigned long numentries,
5989                                      int scale,
5990                                      int flags,
5991                                      unsigned int *_hash_shift,
5992                                      unsigned int *_hash_mask,
5993                                      unsigned long low_limit,
5994                                      unsigned long high_limit)
5995 {
5996         unsigned long long max = high_limit;
5997         unsigned long log2qty, size;
5998         void *table = NULL;
5999
6000         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6001         if (!numentries) {
6002                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6003                 numentries = nr_kernel_pages;
6004
6005                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6006                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6007                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6008
6009                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6010                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6011                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6012                 else
6013                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6014
6015                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6016                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6017                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6018                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6019                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6020                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6021                                 BUG_ON(!numentries);
6022                         }
6023                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6024                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6025         }
6026         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6027
6028         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6029         if (max == 0) {
6030                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6031                 do_div(max, bucketsize);
6032         }
6033         max = min(max, 0x80000000ULL);
6034
6035         if (numentries < low_limit)
6036                 numentries = low_limit;
6037         if (numentries > max)
6038                 numentries = max;
6039
6040         log2qty = ilog2(numentries);
6041
6042         do {
6043                 size = bucketsize << log2qty;
6044                 if (flags & HASH_EARLY)
6045                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6046                 else if (hashdist)
6047                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6048                 else {
6049                         /*
6050                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6051                          * some pages at the end of hash table which
6052                          * alloc_pages_exact() automatically does
6053                          */
6054                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6055                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6056                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6057                         }
6058                 }
6059         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6060
6061         if (!table)
6062                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6063
6064         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6065                tablename,
6066                (1UL << log2qty),
6067                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6068                size);
6069
6070         if (_hash_shift)
6071                 *_hash_shift = log2qty;
6072         if (_hash_mask)
6073                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6074
6075         return table;
6076 }
6077
6078 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6079 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6080                                                         unsigned long pfn)
6081 {
6082 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6083         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6084 #else
6085         return zone->pageblock_flags;
6086 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6087 }
6088
6089 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6090 {
6091 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6092         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6093         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6094 #else
6095         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6096         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6097 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6098 }
6099
6100 /**
6101  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6102  * @page: The page within the block of interest
6103  * @pfn: The target page frame number
6104  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6105  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6106  *
6107  * Return: pageblock_bits flags
6108  */
6109 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6110                                         unsigned long end_bitidx,
6111                                         unsigned long mask)
6112 {
6113         struct zone *zone;
6114         unsigned long *bitmap;
6115         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6116         unsigned long word;
6117
6118         zone = page_zone(page);
6119         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6120         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6121         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6122         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6123
6124         word = bitmap[word_bitidx];
6125         bitidx += end_bitidx;
6126         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6127 }
6128
6129 /**
6130  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6131  * @page: The page within the block of interest
6132  * @flags: The flags to set
6133  * @pfn: The target page frame number
6134  * @end_bitidx: The last bit of interest
6135  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6136  */
6137 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6138                                         unsigned long pfn,
6139                                         unsigned long end_bitidx,
6140                                         unsigned long mask)
6141 {
6142         struct zone *zone;
6143         unsigned long *bitmap;
6144         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6145         unsigned long old_word, word;
6146
6147         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6148
6149         zone = page_zone(page);
6150         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6151         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6152         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6153         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6154
6155         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6156
6157         bitidx += end_bitidx;
6158         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6159         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6160
6161         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6162         for (;;) {
6163                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6164                 if (word == old_word)
6165                         break;
6166                 word = old_word;
6167         }
6168 }
6169
6170 /*
6171  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6172  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6173  *
6174  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6175  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6176  * expect this function should be exact.
6177  */
6178 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6179                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6180 {
6181         unsigned long pfn, iter, found;
6182         int mt;
6183
6184         /*
6185          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6186          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6187          */
6188         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6189                 return false;
6190         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6191         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6192                 return false;
6193
6194         pfn = page_to_pfn(page);
6195         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6196                 unsigned long check = pfn + iter;
6197
6198                 if (!pfn_valid_within(check))
6199                         continue;
6200
6201                 page = pfn_to_page(check);
6202
6203                 /*
6204                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6205                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6206                  * handle each tail page individually in migration.
6207                  */
6208                 if (PageHuge(page)) {
6209                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6210                         continue;
6211                 }
6212
6213                 /*
6214                  * We can't use page_count without pin a page
6215                  * because another CPU can free compound page.
6216                  * This check already skips compound tails of THP
6217                  * because their page->_count is zero at all time.
6218                  */
6219                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6220                         if (PageBuddy(page))
6221                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6222                         continue;
6223                 }
6224
6225                 /*
6226                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6227                  * page_count() is not 0.
6228                  */
6229                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6230                         continue;
6231
6232                 if (!PageLRU(page))
6233                         found++;
6234                 /*
6235                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6236                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6237                  * and it still to be fixed.
6238                  */
6239                 /*
6240                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6241                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6242                  *
6243                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6244                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6245                  * page at boot.
6246                  */
6247                 if (found > count)
6248                         return true;
6249         }
6250         return false;
6251 }
6252
6253 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6254 {
6255         struct zone *zone;
6256         unsigned long pfn;
6257
6258         /*
6259          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6260          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6261          * the zone but still within the section.
6262          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6263          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6264          */
6265         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6266                 return false;
6267
6268         zone = page_zone(page);
6269         pfn = page_to_pfn(page);
6270         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6271                 return false;
6272
6273         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6274 }
6275
6276 #ifdef CONFIG_CMA
6277
6278 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6279 {
6280         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6281                              pageblock_nr_pages) - 1);
6282 }
6283
6284 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6285 {
6286         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6287                                 pageblock_nr_pages));
6288 }
6289
6290 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6291 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6292                                         unsigned long start, unsigned long end)
6293 {
6294         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6295         unsigned long nr_reclaimed;
6296         unsigned long pfn = start;
6297         unsigned int tries = 0;
6298         int ret = 0;
6299
6300         migrate_prep();
6301
6302         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6303                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6304                         ret = -EINTR;
6305                         break;
6306                 }
6307
6308                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6309                         cc->nr_migratepages = 0;
6310                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6311                         if (!pfn) {
6312                                 ret = -EINTR;
6313                                 break;
6314                         }
6315                         tries = 0;
6316                 } else if (++tries == 5) {
6317                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6318                         break;
6319                 }
6320
6321                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6322                                                         &cc->migratepages);
6323                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6324
6325                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6326                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6327         }
6328         if (ret < 0) {
6329                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6330                 return ret;
6331         }
6332         return 0;
6333 }
6334
6335 /**
6336  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6337  * @start:      start PFN to allocate
6338  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6339  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6340  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6341  *                      in range must have the same migratetype and it must
6342  *                      be either of the two.
6343  *
6344  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6345  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6346  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6347  * pages fall in.
6348  *
6349  * The PFN range must belong to a single zone.
6350  *
6351  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6352  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6353  * need to be freed with free_contig_range().
6354  */
6355 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6356                        unsigned migratetype)
6357 {
6358         unsigned long outer_start, outer_end;
6359         int ret = 0, order;
6360
6361         struct compact_control cc = {
6362                 .nr_migratepages = 0,
6363                 .order = -1,
6364                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6365                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6366                 .ignore_skip_hint = true,
6367         };
6368         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6369
6370         /*
6371          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6372          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6373          * have different sizes, and due to the way page allocator
6374          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6375          * that page allocator won't try to merge buddies from
6376          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6377          * other migration type.
6378          *
6379          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6380          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6381          * we are interested in).  This will put all the pages in
6382          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6383          *
6384          * When this is done, we take the pages in range from page
6385          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6386          * page allocator will never consider using them.
6387          *
6388          * This lets us mark the pageblocks back as
6389          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6390          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6391          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6392          */
6393
6394         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6395                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6396                                        false);
6397         if (ret)
6398                 return ret;
6399
6400         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6401         if (ret)
6402                 goto done;
6403
6404         /*
6405          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6406          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6407          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6408          * What we are going to do is to allocate all pages from
6409          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6410          *
6411          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6412          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6413          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6414          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6415          * once this is done free the pages we are not interested in.
6416          *
6417          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6418          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6419          */
6420
6421         lru_add_drain_all();
6422         drain_all_pages(cc.zone);
6423
6424         order = 0;
6425         outer_start = start;
6426         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6427                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6428                         ret = -EBUSY;
6429                         goto done;
6430                 }
6431                 outer_start &= ~0UL << order;
6432         }
6433
6434         /* Make sure the range is really isolated. */
6435         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6436                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6437                         __func__, outer_start, end);
6438                 ret = -EBUSY;
6439                 goto done;
6440         }
6441
6442         /* Grab isolated pages from freelists. */
6443         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6444         if (!outer_end) {
6445                 ret = -EBUSY;
6446                 goto done;
6447         }
6448
6449         /* Free head and tail (if any) */
6450         if (start != outer_start)
6451                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6452         if (end != outer_end)
6453                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6454
6455 done:
6456         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6457                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6458         return ret;
6459 }
6460
6461 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6462 {
6463         unsigned int count = 0;
6464
6465         for (; nr_pages--; pfn++) {
6466                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6467
6468                 count += page_count(page) != 1;
6469                 __free_page(page);
6470         }
6471         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6472 }
6473 #endif
6474
6475 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6476 /*
6477  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6478  * page high values need to be recalulated.
6479  */
6480 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6481 {
6482         unsigned cpu;
6483         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6484         for_each_possible_cpu(cpu)
6485                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6486                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6487         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6488 }
6489 #endif
6490
6491 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6492 {
6493         unsigned long flags;
6494         int cpu;
6495         struct per_cpu_pageset *pset;
6496
6497         /* avoid races with drain_pages()  */
6498         local_irq_save(flags);
6499         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6500                 for_each_online_cpu(cpu) {
6501                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6502                         drain_zonestat(zone, pset);
6503                 }
6504                 free_percpu(zone->pageset);
6505                 zone->pageset = &boot_pageset;
6506         }
6507         local_irq_restore(flags);
6508 }
6509
6510 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6511 /*
6512  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6513  */
6514 void
6515 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6516 {
6517         struct page *page;
6518         struct zone *zone;
6519         unsigned int order, i;
6520         unsigned long pfn;
6521         unsigned long flags;
6522         /* find the first valid pfn */
6523         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6524                 if (pfn_valid(pfn))
6525                         break;
6526         if (pfn == end_pfn)
6527                 return;
6528         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6529         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6530         pfn = start_pfn;
6531         while (pfn < end_pfn) {
6532                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6533                         pfn++;
6534                         continue;
6535                 }
6536                 page = pfn_to_page(pfn);
6537                 /*
6538                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6539                  * page_count() is not 0.
6540                  */
6541                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6542                         pfn++;
6543                         SetPageReserved(page);
6544                         continue;
6545                 }
6546
6547                 BUG_ON(page_count(page));
6548                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6549                 order = page_order(page);
6550 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6551                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6552                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6553 #endif
6554                 list_del(&page->lru);
6555                 rmv_page_order(page);
6556                 zone->free_area[order].nr_free--;
6557                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6558                         SetPageReserved((page+i));
6559                 pfn += (1 << order);
6560         }
6561         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6562 }
6563 #endif
6564
6565 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6566 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6567 {
6568         struct zone *zone = page_zone(page);
6569         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6570         unsigned long flags;
6571         unsigned int order;
6572
6573         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6574         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6575                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6576
6577                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6578                         break;
6579         }
6580         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6581
6582         return order < MAX_ORDER;
6583 }
6584 #endif