mm: page_alloc: spill to remote nodes before waking kswapd
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
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 %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, char *reason, unsigned long bad_flags)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 set_page_count(p, 0);
373                 p->first_page = page;
374                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
375                 smp_wmb();
376                 __SetPageTail(p);
377         }
378 }
379
380 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
381 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
382 {
383         int i;
384         int nr_pages = 1 << order;
385         int bad = 0;
386
387         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
388                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
389                 bad++;
390         }
391
392         __ClearPageHead(page);
393
394         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
395                 struct page *p = page + i;
396
397                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
398                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
399                         bad++;
400                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
401                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
402                         bad++;
403                 }
404                 __ClearPageTail(p);
405         }
406
407         return bad;
408 }
409
410 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
411 {
412         int i;
413
414         /*
415          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
416          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
417          */
418         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
419         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
420                 clear_highpage(page + i);
421 }
422
423 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
424 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
425
426 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
427 {
428         unsigned long res;
429
430         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
431                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
432                 return 0;
433         }
434         _debug_guardpage_minorder = res;
435         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
436         return 0;
437 }
438 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
439
440 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449 #else
450 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
451 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 #endif
453
454 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
455 {
456         set_page_private(page, order);
457         __SetPageBuddy(page);
458 }
459
460 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
461 {
462         __ClearPageBuddy(page);
463         set_page_private(page, 0);
464 }
465
466 /*
467  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
468  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
469  *
470  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
471  * the following equation:
472  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
473  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
474  * 1 buddy is #10:
475  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
476  *
477  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
478  * satisfies the following equation:
479  *     P = B & ~(1 << O)
480  *
481  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
482  */
483 static inline unsigned long
484 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
485 {
486         return page_idx ^ (1 << order);
487 }
488
489 /*
490  * This function checks whether a page is free && is the buddy
491  * we can do coalesce a page and its buddy if
492  * (a) the buddy is not in a hole &&
493  * (b) the buddy is in the buddy system &&
494  * (c) a page and its buddy have the same order &&
495  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
496  *
497  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
498  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
499  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
500  * serialized by zone->lock.
501  *
502  * For recording page's order, we use page_private(page).
503  */
504 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
505                                                                 int order)
506 {
507         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
508                 return 0;
509
510         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
511                 return 0;
512
513         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
515                 return 1;
516         }
517
518         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
519                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
520                 return 1;
521         }
522         return 0;
523 }
524
525 /*
526  * Freeing function for a buddy system allocator.
527  *
528  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
529  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
530  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
531  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
532  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
533  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
534  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
535  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
536  * parts of the VM system.
537  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
538  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
539  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
540  * field.
541  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
542  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
543  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
544  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
545  * triggers coalescing into a block of larger size.
546  *
547  * -- nyc
548  */
549
550 static inline void __free_one_page(struct page *page,
551                 struct zone *zone, unsigned int order,
552                 int migratetype)
553 {
554         unsigned long page_idx;
555         unsigned long combined_idx;
556         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
557         struct page *buddy;
558
559         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
560
561         if (unlikely(PageCompound(page)))
562                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
563                         return;
564
565         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
566
567         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
568
569         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
570         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
571
572         while (order < MAX_ORDER-1) {
573                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
574                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
575                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
576                         break;
577                 /*
578                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
579                  * merge with it and move up one order.
580                  */
581                 if (page_is_guard(buddy)) {
582                         clear_page_guard_flag(buddy);
583                         set_page_private(page, 0);
584                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
585                                                   migratetype);
586                 } else {
587                         list_del(&buddy->lru);
588                         zone->free_area[order].nr_free--;
589                         rmv_page_order(buddy);
590                 }
591                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
592                 page = page + (combined_idx - page_idx);
593                 page_idx = combined_idx;
594                 order++;
595         }
596         set_page_order(page, order);
597
598         /*
599          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
600          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
601          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
602          * that is happening, add the free page to the tail of the list
603          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
604          * as a higher order page
605          */
606         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
607                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
608                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
609                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
610                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
611                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
612                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
613                         list_add_tail(&page->lru,
614                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615                         goto out;
616                 }
617         }
618
619         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
620 out:
621         zone->free_area[order].nr_free++;
622 }
623
624 static inline int free_pages_check(struct page *page)
625 {
626         char *bad_reason = NULL;
627         unsigned long bad_flags = 0;
628
629         if (unlikely(page_mapcount(page)))
630                 bad_reason = "nonzero mapcount";
631         if (unlikely(page->mapping != NULL))
632                 bad_reason = "non-NULL mapping";
633         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
634                 bad_reason = "nonzero _count";
635         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
636                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
637                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
638         }
639         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
640                 bad_reason = "cgroup check failed";
641         if (unlikely(bad_reason)) {
642                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
643                 return 1;
644         }
645         page_cpupid_reset_last(page);
646         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
647                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
648         return 0;
649 }
650
651 /*
652  * Frees a number of pages from the PCP lists
653  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
654  * count is the number of pages to free.
655  *
656  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
657  * see if this freeing clears that state.
658  *
659  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
660  * pinned" detection logic.
661  */
662 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
663                                         struct per_cpu_pages *pcp)
664 {
665         int migratetype = 0;
666         int batch_free = 0;
667         int to_free = count;
668
669         spin_lock(&zone->lock);
670         zone->pages_scanned = 0;
671
672         while (to_free) {
673                 struct page *page;
674                 struct list_head *list;
675
676                 /*
677                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
678                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
679                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
680                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
681                  * lists
682                  */
683                 do {
684                         batch_free++;
685                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
686                                 migratetype = 0;
687                         list = &pcp->lists[migratetype];
688                 } while (list_empty(list));
689
690                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
691                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
692                         batch_free = to_free;
693
694                 do {
695                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
696
697                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
698                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
699                         list_del(&page->lru);
700                         mt = get_freepage_migratetype(page);
701                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
702                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
703                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
704                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
705                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
706                                 if (is_migrate_cma(mt))
707                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
708                         }
709                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
710         }
711         spin_unlock(&zone->lock);
712 }
713
714 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
715                                 int migratetype)
716 {
717         spin_lock(&zone->lock);
718         zone->pages_scanned = 0;
719
720         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
721         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
722                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
723         spin_unlock(&zone->lock);
724 }
725
726 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
727 {
728         int i;
729         int bad = 0;
730
731         trace_mm_page_free(page, order);
732         kmemcheck_free_shadow(page, order);
733
734         if (PageAnon(page))
735                 page->mapping = NULL;
736         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
737                 bad += free_pages_check(page + i);
738         if (bad)
739                 return false;
740
741         if (!PageHighMem(page)) {
742                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
743                                            PAGE_SIZE << order);
744                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
745                                            PAGE_SIZE << order);
746         }
747         arch_free_page(page, order);
748         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
749
750         return true;
751 }
752
753 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned long flags;
756         int migratetype;
757
758         if (!free_pages_prepare(page, order))
759                 return;
760
761         local_irq_save(flags);
762         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
763         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
764         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
765         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
766         local_irq_restore(flags);
767 }
768
769 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
770 {
771         unsigned int nr_pages = 1 << order;
772         struct page *p = page;
773         unsigned int loop;
774
775         prefetchw(p);
776         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
777                 prefetchw(p + 1);
778                 __ClearPageReserved(p);
779                 set_page_count(p, 0);
780         }
781         __ClearPageReserved(p);
782         set_page_count(p, 0);
783
784         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
785         set_page_refcounted(page);
786         __free_pages(page, order);
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_CMA
790 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
791 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
792 {
793         unsigned i = pageblock_nr_pages;
794         struct page *p = page;
795
796         do {
797                 __ClearPageReserved(p);
798                 set_page_count(p, 0);
799         } while (++p, --i);
800
801         set_page_refcounted(page);
802         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
803         __free_pages(page, pageblock_order);
804         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
805 }
806 #endif
807
808 /*
809  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
810  * Please do not alter this order without good reasons and regression
811  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
812  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
813  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
814  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
815  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
816  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
817  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
818  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
819  *
820  * -- nyc
821  */
822 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
823         int low, int high, struct free_area *area,
824         int migratetype)
825 {
826         unsigned long size = 1 << high;
827
828         while (high > low) {
829                 area--;
830                 high--;
831                 size >>= 1;
832                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
833
834 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
835                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
836                         /*
837                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
838                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
839                          * Corresponding page table entries will not be touched,
840                          * pages will stay not present in virtual address space
841                          */
842                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
843                         set_page_guard_flag(&page[size]);
844                         set_page_private(&page[size], high);
845                         /* Guard pages are not available for any usage */
846                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
847                                                   migratetype);
848                         continue;
849                 }
850 #endif
851                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
852                 area->nr_free++;
853                 set_page_order(&page[size], high);
854         }
855 }
856
857 /*
858  * This page is about to be returned from the page allocator
859  */
860 static inline int check_new_page(struct page *page)
861 {
862         char *bad_reason = NULL;
863         unsigned long bad_flags = 0;
864
865         if (unlikely(page_mapcount(page)))
866                 bad_reason = "nonzero mapcount";
867         if (unlikely(page->mapping != NULL))
868                 bad_reason = "non-NULL mapping";
869         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
870                 bad_reason = "nonzero _count";
871         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
872                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
873                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
874         }
875         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
876                 bad_reason = "cgroup check failed";
877         if (unlikely(bad_reason)) {
878                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
879                 return 1;
880         }
881         return 0;
882 }
883
884 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
885 {
886         int i;
887
888         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
889                 struct page *p = page + i;
890                 if (unlikely(check_new_page(p)))
891                         return 1;
892         }
893
894         set_page_private(page, 0);
895         set_page_refcounted(page);
896
897         arch_alloc_page(page, order);
898         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
899
900         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
901                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
902
903         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
904                 prep_compound_page(page, order);
905
906         return 0;
907 }
908
909 /*
910  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
911  * the smallest available page from the freelists
912  */
913 static inline
914 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
915                                                 int migratetype)
916 {
917         unsigned int current_order;
918         struct free_area *area;
919         struct page *page;
920
921         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
922         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
923                 area = &(zone->free_area[current_order]);
924                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
925                         continue;
926
927                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
928                                                         struct page, lru);
929                 list_del(&page->lru);
930                 rmv_page_order(page);
931                 area->nr_free--;
932                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
933                 return page;
934         }
935
936         return NULL;
937 }
938
939
940 /*
941  * This array describes the order lists are fallen back to when
942  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
943  */
944 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
945         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
946         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
947 #ifdef CONFIG_CMA
948         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
949         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
950 #else
951         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
952 #endif
953         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
954 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
955         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
956 #endif
957 };
958
959 /*
960  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
961  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
962  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
963  */
964 int move_freepages(struct zone *zone,
965                           struct page *start_page, struct page *end_page,
966                           int migratetype)
967 {
968         struct page *page;
969         unsigned long order;
970         int pages_moved = 0;
971
972 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
973         /*
974          * page_zone is not safe to call in this context when
975          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
976          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
977          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
978          * grouping pages by mobility
979          */
980         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
981 #endif
982
983         for (page = start_page; page <= end_page;) {
984                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
985                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
986
987                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
988                         page++;
989                         continue;
990                 }
991
992                 if (!PageBuddy(page)) {
993                         page++;
994                         continue;
995                 }
996
997                 order = page_order(page);
998                 list_move(&page->lru,
999                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1000                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1001                 page += 1 << order;
1002                 pages_moved += 1 << order;
1003         }
1004
1005         return pages_moved;
1006 }
1007
1008 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1009                                 int migratetype)
1010 {
1011         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1012         struct page *start_page, *end_page;
1013
1014         start_pfn = page_to_pfn(page);
1015         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1016         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1017         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1018         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1019
1020         /* Do not cross zone boundaries */
1021         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1022                 start_page = page;
1023         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1024                 return 0;
1025
1026         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1027 }
1028
1029 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1030                                         int start_order, int migratetype)
1031 {
1032         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1033
1034         while (nr_pageblocks--) {
1035                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1036                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1042  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1043  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1044  *
1045  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1046  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1047  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1048  *
1049  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1050  * if it was unchanged).
1051  */
1052 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1053                                   int start_type, int fallback_type)
1054 {
1055         int current_order = page_order(page);
1056
1057         /*
1058          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1059          * buddy pages to CMA itself.
1060          */
1061         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1062                 return fallback_type;
1063
1064         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1065         if (current_order >= pageblock_order) {
1066                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1067                 return start_type;
1068         }
1069
1070         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1071             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1072             page_group_by_mobility_disabled) {
1073                 int pages;
1074
1075                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1076
1077                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1078                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1079                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1080
1081                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1082                         return start_type;
1083                 }
1084
1085         }
1086
1087         return fallback_type;
1088 }
1089
1090 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1091 static inline struct page *
1092 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1093 {
1094         struct free_area *area;
1095         int current_order;
1096         struct page *page;
1097         int migratetype, new_type, i;
1098
1099         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1100         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1101                                                 --current_order) {
1102                 for (i = 0;; i++) {
1103                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1104
1105                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1106                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1107                                 break;
1108
1109                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1110                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1111                                 continue;
1112
1113                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1114                                         struct page, lru);
1115                         area->nr_free--;
1116
1117                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1118                                                           start_migratetype,
1119                                                           migratetype);
1120
1121                         /* Remove the page from the freelists */
1122                         list_del(&page->lru);
1123                         rmv_page_order(page);
1124
1125                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1126                                new_type);
1127
1128                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1129                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1130
1131                         return page;
1132                 }
1133         }
1134
1135         return NULL;
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1140  * Call me with the zone->lock already held.
1141  */
1142 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1143                                                 int migratetype)
1144 {
1145         struct page *page;
1146
1147 retry_reserve:
1148         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1149
1150         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1151                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1152
1153                 /*
1154                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1155                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1156                  * and we want just one call site
1157                  */
1158                 if (!page) {
1159                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1160                         goto retry_reserve;
1161                 }
1162         }
1163
1164         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1165         return page;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1170  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1171  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1172  */
1173 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1174                         unsigned long count, struct list_head *list,
1175                         int migratetype, int cold)
1176 {
1177         int mt = migratetype, i;
1178
1179         spin_lock(&zone->lock);
1180         for (i = 0; i < count; ++i) {
1181                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1182                 if (unlikely(page == NULL))
1183                         break;
1184
1185                 /*
1186                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1187                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1188                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1189                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1190                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1191                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1192                  * properly.
1193                  */
1194                 if (likely(cold == 0))
1195                         list_add(&page->lru, list);
1196                 else
1197                         list_add_tail(&page->lru, list);
1198                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1199                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1200                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1201                                 mt = migratetype;
1202                 }
1203                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1204                 list = &page->lru;
1205                 if (is_migrate_cma(mt))
1206                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1207                                               -(1 << order));
1208         }
1209         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1210         spin_unlock(&zone->lock);
1211         return i;
1212 }
1213
1214 #ifdef CONFIG_NUMA
1215 /*
1216  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1217  * currently executing processor on remote nodes after they have
1218  * expired.
1219  *
1220  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1221  * a single processor.
1222  */
1223 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         int to_drain;
1227         unsigned long batch;
1228
1229         local_irq_save(flags);
1230         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1231         if (pcp->count >= batch)
1232                 to_drain = batch;
1233         else
1234                 to_drain = pcp->count;
1235         if (to_drain > 0) {
1236                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1237                 pcp->count -= to_drain;
1238         }
1239         local_irq_restore(flags);
1240 }
1241 #endif
1242
1243 /*
1244  * Drain pages of the indicated processor.
1245  *
1246  * The processor must either be the current processor and the
1247  * thread pinned to the current processor or a processor that
1248  * is not online.
1249  */
1250 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1251 {
1252         unsigned long flags;
1253         struct zone *zone;
1254
1255         for_each_populated_zone(zone) {
1256                 struct per_cpu_pageset *pset;
1257                 struct per_cpu_pages *pcp;
1258
1259                 local_irq_save(flags);
1260                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1261
1262                 pcp = &pset->pcp;
1263                 if (pcp->count) {
1264                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1265                         pcp->count = 0;
1266                 }
1267                 local_irq_restore(flags);
1268         }
1269 }
1270
1271 /*
1272  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1273  */
1274 void drain_local_pages(void *arg)
1275 {
1276         drain_pages(smp_processor_id());
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1281  *
1282  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1283  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1284  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1285  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1286  * before the call to on_each_cpu_mask().
1287  */
1288 void drain_all_pages(void)
1289 {
1290         int cpu;
1291         struct per_cpu_pageset *pcp;
1292         struct zone *zone;
1293
1294         /*
1295          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1296          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1297          */
1298         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1299
1300         /*
1301          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1302          * as offline notification will cause the notified
1303          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1304          * disables preemption as part of its processing
1305          */
1306         for_each_online_cpu(cpu) {
1307                 bool has_pcps = false;
1308                 for_each_populated_zone(zone) {
1309                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1310                         if (pcp->pcp.count) {
1311                                 has_pcps = true;
1312                                 break;
1313                         }
1314                 }
1315                 if (has_pcps)
1316                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1317                 else
1318                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1319         }
1320         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1321 }
1322
1323 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1324
1325 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1326 {
1327         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1328         unsigned long flags;
1329         int order, t;
1330         struct list_head *curr;
1331
1332         if (zone_is_empty(zone))
1333                 return;
1334
1335         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1336
1337         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1338         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1339                 if (pfn_valid(pfn)) {
1340                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1341
1342                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1343                                 swsusp_unset_page_free(page);
1344                 }
1345
1346         for_each_migratetype_order(order, t) {
1347                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1348                         unsigned long i;
1349
1350                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1351                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1352                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1353                 }
1354         }
1355         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1356 }
1357 #endif /* CONFIG_PM */
1358
1359 /*
1360  * Free a 0-order page
1361  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1362  */
1363 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1364 {
1365         struct zone *zone = page_zone(page);
1366         struct per_cpu_pages *pcp;
1367         unsigned long flags;
1368         int migratetype;
1369
1370         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1371                 return;
1372
1373         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1374         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1375         local_irq_save(flags);
1376         __count_vm_event(PGFREE);
1377
1378         /*
1379          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1380          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1381          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1382          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1383          * excessively into the page allocator
1384          */
1385         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1386                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1387                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1388                         goto out;
1389                 }
1390                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1391         }
1392
1393         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1394         if (cold)
1395                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1396         else
1397                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1398         pcp->count++;
1399         if (pcp->count >= pcp->high) {
1400                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1401                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1402                 pcp->count -= batch;
1403         }
1404
1405 out:
1406         local_irq_restore(flags);
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Free a list of 0-order pages
1411  */
1412 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1413 {
1414         struct page *page, *next;
1415
1416         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1417                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1418                 free_hot_cold_page(page, cold);
1419         }
1420 }
1421
1422 /*
1423  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1424  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1425  * Each sub-page must be freed individually.
1426  *
1427  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1428  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1429  */
1430 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1431 {
1432         int i;
1433
1434         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1435         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1436
1437 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1438         /*
1439          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1440          * otherwise free the whole shadow.
1441          */
1442         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1443                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1444 #endif
1445
1446         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1447                 set_page_refcounted(page + i);
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1450
1451 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1452 {
1453         unsigned long watermark;
1454         struct zone *zone;
1455         int mt;
1456
1457         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1458
1459         zone = page_zone(page);
1460         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1461
1462         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1463                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1464                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1465                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1466                         return 0;
1467
1468                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1469         }
1470
1471         /* Remove page from free list */
1472         list_del(&page->lru);
1473         zone->free_area[order].nr_free--;
1474         rmv_page_order(page);
1475
1476         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1477         if (order >= pageblock_order - 1) {
1478                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1479                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1480                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1481                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1482                                 set_pageblock_migratetype(page,
1483                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1484                 }
1485         }
1486
1487         return 1UL << order;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1492  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1493  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1494  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1495  * are enabled.
1496  *
1497  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1498  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1499  */
1500 int split_free_page(struct page *page)
1501 {
1502         unsigned int order;
1503         int nr_pages;
1504
1505         order = page_order(page);
1506
1507         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1508         if (!nr_pages)
1509                 return 0;
1510
1511         /* Split into individual pages */
1512         set_page_refcounted(page);
1513         split_page(page, order);
1514         return nr_pages;
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1519  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1520  * or two.
1521  */
1522 static inline
1523 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1524                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1525                         int migratetype)
1526 {
1527         unsigned long flags;
1528         struct page *page;
1529         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1530
1531 again:
1532         if (likely(order == 0)) {
1533                 struct per_cpu_pages *pcp;
1534                 struct list_head *list;
1535
1536                 local_irq_save(flags);
1537                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1538                 list = &pcp->lists[migratetype];
1539                 if (list_empty(list)) {
1540                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1541                                         pcp->batch, list,
1542                                         migratetype, cold);
1543                         if (unlikely(list_empty(list)))
1544                                 goto failed;
1545                 }
1546
1547                 if (cold)
1548                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1549                 else
1550                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1551
1552                 list_del(&page->lru);
1553                 pcp->count--;
1554         } else {
1555                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1556                         /*
1557                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1558                          *
1559                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1560                          * properly detect and handle allocation failures.
1561                          *
1562                          * We most definitely don't want callers attempting to
1563                          * allocate greater than order-1 page units with
1564                          * __GFP_NOFAIL.
1565                          */
1566                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1567                 }
1568                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1569                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1570                 spin_unlock(&zone->lock);
1571                 if (!page)
1572                         goto failed;
1573                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1574                                           get_pageblock_migratetype(page));
1575         }
1576
1577         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1578
1579         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1580         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1581         local_irq_restore(flags);
1582
1583         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1584         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1585                 goto again;
1586         return page;
1587
1588 failed:
1589         local_irq_restore(flags);
1590         return NULL;
1591 }
1592
1593 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1594
1595 static struct {
1596         struct fault_attr attr;
1597
1598         u32 ignore_gfp_highmem;
1599         u32 ignore_gfp_wait;
1600         u32 min_order;
1601 } fail_page_alloc = {
1602         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1603         .ignore_gfp_wait = 1,
1604         .ignore_gfp_highmem = 1,
1605         .min_order = 1,
1606 };
1607
1608 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1609 {
1610         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1611 }
1612 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1613
1614 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1615 {
1616         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1617                 return false;
1618         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1619                 return false;
1620         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1621                 return false;
1622         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1623                 return false;
1624
1625         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1626 }
1627
1628 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1629
1630 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1631 {
1632         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1633         struct dentry *dir;
1634
1635         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1636                                         &fail_page_alloc.attr);
1637         if (IS_ERR(dir))
1638                 return PTR_ERR(dir);
1639
1640         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1641                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1642                 goto fail;
1643         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1644                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1645                 goto fail;
1646         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1647                                 &fail_page_alloc.min_order))
1648                 goto fail;
1649
1650         return 0;
1651 fail:
1652         debugfs_remove_recursive(dir);
1653
1654         return -ENOMEM;
1655 }
1656
1657 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1658
1659 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1660
1661 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1662
1663 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1664 {
1665         return false;
1666 }
1667
1668 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1669
1670 /*
1671  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1672  * of the allocation.
1673  */
1674 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1675                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1676 {
1677         /* free_pages my go negative - that's OK */
1678         long min = mark;
1679         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1680         int o;
1681         long free_cma = 0;
1682
1683         free_pages -= (1 << order) - 1;
1684         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1685                 min -= min / 2;
1686         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1687                 min -= min / 4;
1688 #ifdef CONFIG_CMA
1689         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1690         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1691                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1692 #endif
1693
1694         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1695                 return false;
1696         for (o = 0; o < order; o++) {
1697                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1698                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1699
1700                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1701                 min >>= 1;
1702
1703                 if (free_pages <= min)
1704                         return false;
1705         }
1706         return true;
1707 }
1708
1709 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1710                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1711 {
1712         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1713                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1714 }
1715
1716 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1717                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1718 {
1719         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1720
1721         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1722                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1723
1724         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1725                                                                 free_pages);
1726 }
1727
1728 #ifdef CONFIG_NUMA
1729 /*
1730  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1731  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1732  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1733  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1734  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1735  *
1736  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1737  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1738  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1739  *
1740  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1741  * nothing and returns NULL.
1742  *
1743  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1744  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1745  *
1746  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1747  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1748  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1749  * quickly as we can.
1750  */
1751 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1752 {
1753         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1754         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1755
1756         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1757         if (!zlc)
1758                 return NULL;
1759
1760         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1761                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1762                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1763         }
1764
1765         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1766                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1767                                         &node_states[N_MEMORY];
1768         return allowednodes;
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1773  * if it is worth looking at further for free memory:
1774  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1775  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1776  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1777  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1778  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1779  * else return false (zero) if it is not.
1780  *
1781  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1782  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1783  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1784  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1785  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1786  * into the second scan of the zonelist.
1787  *
1788  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1789  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1790  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1791  * unturned looking for a free page.
1792  */
1793 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1794                                                 nodemask_t *allowednodes)
1795 {
1796         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1797         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1798         int n;                          /* node that zone *z is on */
1799
1800         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1801         if (!zlc)
1802                 return 1;
1803
1804         i = z - zonelist->_zonerefs;
1805         n = zlc->z_to_n[i];
1806
1807         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1808         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1813  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1814  * from that zone don't waste time re-examining it.
1815  */
1816 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1817 {
1818         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1819         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1820
1821         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1822         if (!zlc)
1823                 return;
1824
1825         i = z - zonelist->_zonerefs;
1826
1827         set_bit(i, zlc->fullzones);
1828 }
1829
1830 /*
1831  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1832  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1833  */
1834 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1835 {
1836         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1837
1838         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1839         if (!zlc)
1840                 return;
1841
1842         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1843 }
1844
1845 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1846 {
1847         return local_zone->node == zone->node;
1848 }
1849
1850 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1851 {
1852         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1853 }
1854
1855 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1856 {
1857         int i;
1858
1859         for_each_online_node(i)
1860                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1861                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1862                 else
1863                         zone_reclaim_mode = 1;
1864 }
1865
1866 #else   /* CONFIG_NUMA */
1867
1868 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1869 {
1870         return NULL;
1871 }
1872
1873 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1874                                 nodemask_t *allowednodes)
1875 {
1876         return 1;
1877 }
1878
1879 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1880 {
1881 }
1882
1883 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1884 {
1885 }
1886
1887 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1888 {
1889         return true;
1890 }
1891
1892 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1893 {
1894         return true;
1895 }
1896
1897 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1898 {
1899 }
1900 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1901
1902 /*
1903  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1904  * a page.
1905  */
1906 static struct page *
1907 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1908                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1909                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1910 {
1911         struct zoneref *z;
1912         struct page *page = NULL;
1913         int classzone_idx;
1914         struct zone *zone;
1915         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1916         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1917         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1918
1919         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1920 zonelist_scan:
1921         /*
1922          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1923          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1924          */
1925         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1926                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1927                 unsigned long mark;
1928
1929                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1930                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1931                                 continue;
1932                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1933                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1934                                 continue;
1935                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1936                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1937                         goto try_this_zone;
1938                 /*
1939                  * Distribute pages in proportion to the individual
1940                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1941                  * page was allocated in should have no effect on the
1942                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1943                  */
1944                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1945                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1946                                 continue;
1947                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1948                                 continue;
1949                 }
1950                 /*
1951                  * When allocating a page cache page for writing, we
1952                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1953                  * limit, such that no single zone holds more than its
1954                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1955                  * The dirty limits take into account the zone's
1956                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1957                  * should be able to balance it without having to
1958                  * write pages from its LRU list.
1959                  *
1960                  * This may look like it could increase pressure on
1961                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1962                  * before they are full.  But the pages that do spill
1963                  * over are limited as the lower zones are protected
1964                  * by this very same mechanism.  It should not become
1965                  * a practical burden to them.
1966                  *
1967                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1968                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1969                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1970                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1971                  * zones are together not big enough to reach the
1972                  * global limit.  The proper fix for these situations
1973                  * will require awareness of zones in the
1974                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1975                  */
1976                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1977                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1978                         goto this_zone_full;
1979
1980                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1981                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1982                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1983                         int ret;
1984
1985                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1986                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1987                                 /*
1988                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1989                                  * and before considering the first zone allowed
1990                                  * by the cpuset.
1991                                  */
1992                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1993                                 zlc_active = 1;
1994                                 did_zlc_setup = 1;
1995                         }
1996
1997                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1998                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1999                                 goto this_zone_full;
2000
2001                         /*
2002                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2003                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2004                          */
2005                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2006                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2007                                 continue;
2008
2009                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2010                         switch (ret) {
2011                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2012                                 /* did not scan */
2013                                 continue;
2014                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2015                                 /* scanned but unreclaimable */
2016                                 continue;
2017                         default:
2018                                 /* did we reclaim enough */
2019                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2020                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2021                                         goto try_this_zone;
2022
2023                                 /*
2024                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2025                                  * Only mark the zone full if checking the min
2026                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2027                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2028                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2029                                  * when the watermark is between the low and
2030                                  * min watermarks.
2031                                  */
2032                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2033                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2034                                         goto this_zone_full;
2035
2036                                 continue;
2037                         }
2038                 }
2039
2040 try_this_zone:
2041                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2042                                                 gfp_mask, migratetype);
2043                 if (page)
2044                         break;
2045 this_zone_full:
2046                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2047                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2048         }
2049
2050         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2051                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2052                 zlc_active = 0;
2053                 goto zonelist_scan;
2054         }
2055
2056         if (page)
2057                 /*
2058                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2059                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2060                  * that the caller is taking steps that will free more
2061                  * memory. The caller should avoid the page being used
2062                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2063                  */
2064                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2065
2066         return page;
2067 }
2068
2069 /*
2070  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2071  * meminfo in irq context.
2072  */
2073 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2074 {
2075         bool ret = false;
2076
2077 #if NODES_SHIFT > 8
2078         ret = in_interrupt();
2079 #endif
2080         return ret;
2081 }
2082
2083 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2084                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2085                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2086
2087 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2088 {
2089         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2090
2091         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2092             debug_guardpage_minorder() > 0)
2093                 return;
2094
2095         /*
2096          * This documents exceptions given to allocations in certain
2097          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2098          * of allowed nodes.
2099          */
2100         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2101                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2102                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2103                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2104         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2105                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2106
2107         if (fmt) {
2108                 struct va_format vaf;
2109                 va_list args;
2110
2111                 va_start(args, fmt);
2112
2113                 vaf.fmt = fmt;
2114                 vaf.va = &args;
2115
2116                 pr_warn("%pV", &vaf);
2117
2118                 va_end(args);
2119         }
2120
2121         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2122                 current->comm, order, gfp_mask);
2123
2124         dump_stack();
2125         if (!should_suppress_show_mem())
2126                 show_mem(filter);
2127 }
2128
2129 static inline int
2130 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2131                                 unsigned long did_some_progress,
2132                                 unsigned long pages_reclaimed)
2133 {
2134         /* Do not loop if specifically requested */
2135         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2136                 return 0;
2137
2138         /* Always retry if specifically requested */
2139         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2140                 return 1;
2141
2142         /*
2143          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2144          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2145          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2146          */
2147         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2148                 return 0;
2149
2150         /*
2151          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2152          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2153          * implementations.
2154          */
2155         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2156                 return 1;
2157
2158         /*
2159          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2160          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2161          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2162          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2163          * allocation still fails, we stop retrying.
2164          */
2165         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2166                 return 1;
2167
2168         return 0;
2169 }
2170
2171 static inline struct page *
2172 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2173         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2174         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2175         int migratetype)
2176 {
2177         struct page *page;
2178
2179         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2180         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2181                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2182                 return NULL;
2183         }
2184
2185         /*
2186          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2187          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2188          * we're still under heavy pressure.
2189          */
2190         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2191                 order, zonelist, high_zoneidx,
2192                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2193                 preferred_zone, migratetype);
2194         if (page)
2195                 goto out;
2196
2197         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2198                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2199                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2200                         goto out;
2201                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2202                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2203                         goto out;
2204                 /*
2205                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2206                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2207                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2208                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2209                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2210                  */
2211                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2212                         goto out;
2213         }
2214         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2215         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2216
2217 out:
2218         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2219         return page;
2220 }
2221
2222 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2223 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2224 static struct page *
2225 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2226         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2227         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2228         int migratetype, bool sync_migration,
2229         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2230         unsigned long *did_some_progress)
2231 {
2232         if (!order)
2233                 return NULL;
2234
2235         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2236                 *deferred_compaction = true;
2237                 return NULL;
2238         }
2239
2240         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2241         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2242                                                 nodemask, sync_migration,
2243                                                 contended_compaction);
2244         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2245
2246         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2247                 struct page *page;
2248
2249                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2250                 drain_pages(get_cpu());
2251                 put_cpu();
2252
2253                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2254                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2255                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2256                                 preferred_zone, migratetype);
2257                 if (page) {
2258                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2259                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2260                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2261                         return page;
2262                 }
2263
2264                 /*
2265                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2266                  * The most likely reason is that pages exist,
2267                  * but not enough to satisfy watermarks.
2268                  */
2269                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2270
2271                 /*
2272                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2273                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2274                  */
2275                 if (sync_migration)
2276                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2277
2278                 cond_resched();
2279         }
2280
2281         return NULL;
2282 }
2283 #else
2284 static inline struct page *
2285 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2286         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2287         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2288         int migratetype, bool sync_migration,
2289         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2290         unsigned long *did_some_progress)
2291 {
2292         return NULL;
2293 }
2294 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2295
2296 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2297 static int
2298 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2299                   nodemask_t *nodemask)
2300 {
2301         struct reclaim_state reclaim_state;
2302         int progress;
2303
2304         cond_resched();
2305
2306         /* We now go into synchronous reclaim */
2307         cpuset_memory_pressure_bump();
2308         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2309         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2310         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2311         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2312
2313         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2314
2315         current->reclaim_state = NULL;
2316         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2317         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2318
2319         cond_resched();
2320
2321         return progress;
2322 }
2323
2324 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2325 static inline struct page *
2326 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2327         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2328         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2329         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2330 {
2331         struct page *page = NULL;
2332         bool drained = false;
2333
2334         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2335                                                nodemask);
2336         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2337                 return NULL;
2338
2339         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2340         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2341                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2342
2343 retry:
2344         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2345                                         zonelist, high_zoneidx,
2346                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2347                                         preferred_zone, migratetype);
2348
2349         /*
2350          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2351          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2352          */
2353         if (!page && !drained) {
2354                 drain_all_pages();
2355                 drained = true;
2356                 goto retry;
2357         }
2358
2359         return page;
2360 }
2361
2362 /*
2363  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2364  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2365  */
2366 static inline struct page *
2367 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2368         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2369         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2370         int migratetype)
2371 {
2372         struct page *page;
2373
2374         do {
2375                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2376                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2377                         preferred_zone, migratetype);
2378
2379                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2380                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2381         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2382
2383         return page;
2384 }
2385
2386 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2387                                 enum zone_type high_zoneidx,
2388                                 struct zone *preferred_zone)
2389 {
2390         struct zoneref *z;
2391         struct zone *zone;
2392
2393         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2394                 /*
2395                  * Only reset the batches of zones that were actually
2396                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2397                  * trash fairness information for zones that are not
2398                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2399                  */
2400                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2401                         continue;
2402                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2403                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2404                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2405         }
2406 }
2407
2408 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2409                              struct zonelist *zonelist,
2410                              enum zone_type high_zoneidx,
2411                              struct zone *preferred_zone)
2412 {
2413         struct zoneref *z;
2414         struct zone *zone;
2415
2416         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2417                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2418 }
2419
2420 static inline int
2421 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2422 {
2423         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2424         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2425
2426         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2427         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2428
2429         /*
2430          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2431          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2432          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2433          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2434          */
2435         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2436
2437         if (!wait) {
2438                 /*
2439                  * Not worth trying to allocate harder for
2440                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2441                  */
2442                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2443                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2444                 /*
2445                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2446                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2447                  */
2448                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2449         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2450                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2451
2452         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2453                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2454                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2455                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2456                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2457                 else if (!in_interrupt() &&
2458                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2459                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2460                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2461         }
2462 #ifdef CONFIG_CMA
2463         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2464                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2465 #endif
2466         return alloc_flags;
2467 }
2468
2469 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2470 {
2471         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2472 }
2473
2474 static inline struct page *
2475 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2476         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2477         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2478         int migratetype)
2479 {
2480         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2481         struct page *page = NULL;
2482         int alloc_flags;
2483         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2484         unsigned long did_some_progress;
2485         bool sync_migration = false;
2486         bool deferred_compaction = false;
2487         bool contended_compaction = false;
2488
2489         /*
2490          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2491          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2492          * be using allocators in order of preference for an area that is
2493          * too large.
2494          */
2495         if (order >= MAX_ORDER) {
2496                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2497                 return NULL;
2498         }
2499
2500         /*
2501          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2502          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2503          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2504          * using a larger set of nodes after it has established that the
2505          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2506          * over allocated.
2507          */
2508         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2509             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2510                 goto nopage;
2511
2512 restart:
2513         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2514                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2515
2516         /*
2517          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2518          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2519          * to how we want to proceed.
2520          */
2521         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2522
2523         /*
2524          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2525          * cpusets.
2526          */
2527         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2528                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2529                                         &preferred_zone);
2530
2531 rebalance:
2532         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2533         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2534                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2535                         preferred_zone, migratetype);
2536         if (page)
2537                 goto got_pg;
2538
2539         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2540         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2541                 /*
2542                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2543                  * the allocation is high priority and these type of
2544                  * allocations are system rather than user orientated
2545                  */
2546                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2547
2548                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2549                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2550                                 preferred_zone, migratetype);
2551                 if (page) {
2552                         goto got_pg;
2553                 }
2554         }
2555
2556         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2557         if (!wait) {
2558                 /*
2559                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2560                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2561                  * type of allocation to fail.
2562                  */
2563                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2564                 goto nopage;
2565         }
2566
2567         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2568         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2569                 goto nopage;
2570
2571         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2572         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2573                 goto nopage;
2574
2575         /*
2576          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2577          * attempts after direct reclaim are synchronous
2578          */
2579         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2580                                         zonelist, high_zoneidx,
2581                                         nodemask,
2582                                         alloc_flags, preferred_zone,
2583                                         migratetype, sync_migration,
2584                                         &contended_compaction,
2585                                         &deferred_compaction,
2586                                         &did_some_progress);
2587         if (page)
2588                 goto got_pg;
2589         sync_migration = true;
2590
2591         /*
2592          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2593          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2594          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2595          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2596          */
2597         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2598                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2599                 goto nopage;
2600
2601         /* Try direct reclaim and then allocating */
2602         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2603                                         zonelist, high_zoneidx,
2604                                         nodemask,
2605                                         alloc_flags, preferred_zone,
2606                                         migratetype, &did_some_progress);
2607         if (page)
2608                 goto got_pg;
2609
2610         /*
2611          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2612          * running out of options and have to consider going OOM
2613          */
2614         if (!did_some_progress) {
2615                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2616                         if (oom_killer_disabled)
2617                                 goto nopage;
2618                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2619                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2620                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2621                                 goto nopage;
2622                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2623                                         zonelist, high_zoneidx,
2624                                         nodemask, preferred_zone,
2625                                         migratetype);
2626                         if (page)
2627                                 goto got_pg;
2628
2629                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2630                                 /*
2631                                  * The oom killer is not called for high-order
2632                                  * allocations that may fail, so if no progress
2633                                  * is being made, there are no other options and
2634                                  * retrying is unlikely to help.
2635                                  */
2636                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2637                                         goto nopage;
2638                                 /*
2639                                  * The oom killer is not called for lowmem
2640                                  * allocations to prevent needlessly killing
2641                                  * innocent tasks.
2642                                  */
2643                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2644                                         goto nopage;
2645                         }
2646
2647                         goto restart;
2648                 }
2649         }
2650
2651         /* Check if we should retry the allocation */
2652         pages_reclaimed += did_some_progress;
2653         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2654                                                 pages_reclaimed)) {
2655                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2656                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2657                 goto rebalance;
2658         } else {
2659                 /*
2660                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2661                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2662                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2663                  */
2664                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2665                                         zonelist, high_zoneidx,
2666                                         nodemask,
2667                                         alloc_flags, preferred_zone,
2668                                         migratetype, sync_migration,
2669                                         &contended_compaction,
2670                                         &deferred_compaction,
2671                                         &did_some_progress);
2672                 if (page)
2673                         goto got_pg;
2674         }
2675
2676 nopage:
2677         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2678         return page;
2679 got_pg:
2680         if (kmemcheck_enabled)
2681                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2682
2683         return page;
2684 }
2685
2686 /*
2687  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2688  */
2689 struct page *
2690 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2691                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2692 {
2693         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2694         struct zone *preferred_zone;
2695         struct page *page = NULL;
2696         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2697         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2698         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2699         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2700
2701         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2702
2703         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2704
2705         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2706
2707         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2708                 return NULL;
2709
2710         /*
2711          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2712          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2713          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2714          */
2715         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2716                 return NULL;
2717
2718         /*
2719          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2720          * verified in the (always inline) callee
2721          */
2722         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2723                 return NULL;
2724
2725 retry_cpuset:
2726         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2727
2728         /* The preferred zone is used for statistics later */
2729         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2730                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2731                                 &preferred_zone);
2732         if (!preferred_zone)
2733                 goto out;
2734
2735 #ifdef CONFIG_CMA
2736         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2737                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2738 #endif
2739 retry:
2740         /* First allocation attempt */
2741         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2742                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2743                         preferred_zone, migratetype);
2744         if (unlikely(!page)) {
2745                 /*
2746                  * The first pass makes sure allocations are spread
2747                  * fairly within the local node.  However, the local
2748                  * node might have free pages left after the fairness
2749                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2750                  * even been considered yet.  Try once more without
2751                  * fairness, and include remote zones now, before
2752                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2753                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2754                  */
2755                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2756                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2757                                             preferred_zone);
2758                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2759                         goto retry;
2760                 }
2761                 /*
2762                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2763                  * can deadlock because I/O on the device might not
2764                  * complete.
2765                  */
2766                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2767                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2768                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2769                                 preferred_zone, migratetype);
2770         }
2771
2772         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2773
2774 out:
2775         /*
2776          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2777          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2778          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2779          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2780          */
2781         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2782                 goto retry_cpuset;
2783
2784         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2785
2786         return page;
2787 }
2788 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2789
2790 /*
2791  * Common helper functions.
2792  */
2793 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2794 {
2795         struct page *page;
2796
2797         /*
2798          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2799          * a highmem page
2800          */
2801         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2802
2803         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2804         if (!page)
2805                 return 0;
2806         return (unsigned long) page_address(page);
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2809
2810 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2811 {
2812         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2813 }
2814 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2815
2816 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2817 {
2818         if (put_page_testzero(page)) {
2819                 if (order == 0)
2820                         free_hot_cold_page(page, 0);
2821                 else
2822                         __free_pages_ok(page, order);
2823         }
2824 }
2825
2826 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2827
2828 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2829 {
2830         if (addr != 0) {
2831                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2832                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2833         }
2834 }
2835
2836 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2837
2838 /*
2839  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2840  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2841  *
2842  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2843  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2844  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2845  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2846  *
2847  * The caller knows better which flags it relies on.
2848  */
2849 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2850 {
2851         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2852         __free_pages(page, order);
2853 }
2854
2855 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2856 {
2857         if (addr != 0) {
2858                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2859                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2860         }
2861 }
2862
2863 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2864 {
2865         if (addr) {
2866                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2867                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2868
2869                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2870                 while (used < alloc_end) {
2871                         free_page(used);
2872                         used += PAGE_SIZE;
2873                 }
2874         }
2875         return (void *)addr;
2876 }
2877
2878 /**
2879  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2880  * @size: the number of bytes to allocate
2881  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2882  *
2883  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2884  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2885  * allocate memory in power-of-two pages.
2886  *
2887  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2888  *
2889  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2890  */
2891 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2892 {
2893         unsigned int order = get_order(size);
2894         unsigned long addr;
2895
2896         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2897         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2898 }
2899 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2900
2901 /**
2902  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2903  *                         pages on a node.
2904  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2905  * @size: the number of bytes to allocate
2906  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2907  *
2908  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2909  * back.
2910  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2911  * but is not exact.
2912  */
2913 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2914 {
2915         unsigned order = get_order(size);
2916         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2917         if (!p)
2918                 return NULL;
2919         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2920 }
2921 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2922
2923 /**
2924  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2925  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2926  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2927  *
2928  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2929  */
2930 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2931 {
2932         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2933         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2934
2935         while (addr < end) {
2936                 free_page(addr);
2937                 addr += PAGE_SIZE;
2938         }
2939 }
2940 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2941
2942 /**
2943  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2944  * @offset: The zone index of the highest zone
2945  *
2946  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2947  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2948  * zone, the number of pages is calculated as:
2949  *     managed_pages - high_pages
2950  */
2951 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2952 {
2953         struct zoneref *z;
2954         struct zone *zone;
2955
2956         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2957         unsigned long sum = 0;
2958
2959         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2960
2961         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2962                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2963                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2964                 if (size > high)
2965                         sum += size - high;
2966         }
2967
2968         return sum;
2969 }
2970
2971 /**
2972  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2973  *
2974  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2975  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2976  */
2977 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2978 {
2979         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2980 }
2981 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2982
2983 /**
2984  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2985  *
2986  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2987  * high watermark within all zones.
2988  */
2989 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2990 {
2991         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2992 }
2993
2994 static inline void show_node(struct zone *zone)
2995 {
2996         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2997                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2998 }
2999
3000 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3001 {
3002         val->totalram = totalram_pages;
3003         val->sharedram = 0;
3004         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3005         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3006         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3007         val->freehigh = nr_free_highpages();
3008         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3009 }
3010
3011 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3012
3013 #ifdef CONFIG_NUMA
3014 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3015 {
3016         int zone_type;          /* needs to be signed */
3017         unsigned long managed_pages = 0;
3018         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3019
3020         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3021                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3022         val->totalram = managed_pages;
3023         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3024 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3025         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3026         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3027                         NR_FREE_PAGES);
3028 #else
3029         val->totalhigh = 0;
3030         val->freehigh = 0;
3031 #endif
3032         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3033 }
3034 #endif
3035
3036 /*
3037  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3038  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3039  */
3040 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3041 {
3042         bool ret = false;
3043         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3044
3045         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3046                 goto out;
3047
3048         do {
3049                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3050                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3051         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3052 out:
3053         return ret;
3054 }
3055
3056 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3057
3058 static void show_migration_types(unsigned char type)
3059 {
3060         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3061                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3062                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3063                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3064                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3065 #ifdef CONFIG_CMA
3066                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3067 #endif
3068 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3069                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3070 #endif
3071         };
3072         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3073         char *p = tmp;
3074         int i;
3075
3076         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3077                 if (type & (1 << i))
3078                         *p++ = types[i];
3079         }
3080
3081         *p = '\0';
3082         printk("(%s) ", tmp);
3083 }
3084
3085 /*
3086  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3087  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3088  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3089  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3090  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3091  */
3092 void show_free_areas(unsigned int filter)
3093 {
3094         int cpu;
3095         struct zone *zone;
3096
3097         for_each_populated_zone(zone) {
3098                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3099                         continue;
3100                 show_node(zone);
3101                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3102
3103                 for_each_online_cpu(cpu) {
3104                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3105
3106                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3107
3108                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3109                                cpu, pageset->pcp.high,
3110                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3111                 }
3112         }
3113
3114         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3115                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3116                 " unevictable:%lu"
3117                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3118                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3119                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3120                 " free_cma:%lu\n",
3121                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3122                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3123                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3124                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3125                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3126                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3127                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3128                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3129                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3130                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3131                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3132                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3133                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3134                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3135                 global_page_state(NR_SHMEM),
3136                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3137                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3138                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3139
3140         for_each_populated_zone(zone) {
3141                 int i;
3142
3143                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3144                         continue;
3145                 show_node(zone);
3146                 printk("%s"
3147                         " free:%lukB"
3148                         " min:%lukB"
3149                         " low:%lukB"
3150                         " high:%lukB"
3151                         " active_anon:%lukB"
3152                         " inactive_anon:%lukB"
3153                         " active_file:%lukB"
3154                         " inactive_file:%lukB"
3155                         " unevictable:%lukB"
3156                         " isolated(anon):%lukB"
3157                         " isolated(file):%lukB"
3158                         " present:%lukB"
3159                         " managed:%lukB"
3160                         " mlocked:%lukB"
3161                         " dirty:%lukB"
3162                         " writeback:%lukB"
3163                         " mapped:%lukB"
3164                         " shmem:%lukB"
3165                         " slab_reclaimable:%lukB"
3166                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3167                         " kernel_stack:%lukB"
3168                         " pagetables:%lukB"
3169                         " unstable:%lukB"
3170                         " bounce:%lukB"
3171                         " free_cma:%lukB"
3172                         " writeback_tmp:%lukB"
3173                         " pages_scanned:%lu"
3174                         " all_unreclaimable? %s"
3175                         "\n",
3176                         zone->name,
3177                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3178                         K(min_wmark_pages(zone)),
3179                         K(low_wmark_pages(zone)),
3180                         K(high_wmark_pages(zone)),
3181                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3182                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3183                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3184                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3185                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3186                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3187                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3188                         K(zone->present_pages),
3189                         K(zone->managed_pages),
3190                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3191                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3192                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3193                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3194                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3195                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3196                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3197                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3198                                 THREAD_SIZE / 1024,
3199                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3200                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3201                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3202                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3203                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3204                         zone->pages_scanned,
3205                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3206                         );
3207                 printk("lowmem_reserve[]:");
3208                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3209                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3210                 printk("\n");
3211         }
3212
3213         for_each_populated_zone(zone) {
3214                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3215                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3216
3217                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3218                         continue;
3219                 show_node(zone);
3220                 printk("%s: ", zone->name);
3221
3222                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3223                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3224                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3225                         int type;
3226
3227                         nr[order] = area->nr_free;
3228                         total += nr[order] << order;
3229
3230                         types[order] = 0;
3231                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3232                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3233                                         types[order] |= 1 << type;
3234                         }
3235                 }
3236                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3237                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3238                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3239                         if (nr[order])
3240                                 show_migration_types(types[order]);
3241                 }
3242                 printk("= %lukB\n", K(total));
3243         }
3244
3245         hugetlb_show_meminfo();
3246
3247         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3248
3249         show_swap_cache_info();
3250 }
3251
3252 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3253 {
3254         zoneref->zone = zone;
3255         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3256 }
3257
3258 /*
3259  * Builds allocation fallback zone lists.
3260  *
3261  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3262  */
3263 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3264                                 int nr_zones)
3265 {
3266         struct zone *zone;
3267         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3268
3269         do {
3270                 zone_type--;
3271                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3272                 if (populated_zone(zone)) {
3273                         zoneref_set_zone(zone,
3274                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3275                         check_highest_zone(zone_type);
3276                 }
3277         } while (zone_type);
3278
3279         return nr_zones;
3280 }
3281
3282
3283 /*
3284  *  zonelist_order:
3285  *  0 = automatic detection of better ordering.
3286  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3287  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3288  *
3289  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3290  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3291  */
3292 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3293 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3294 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3295
3296 /* zonelist order in the kernel.
3297  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3298  */
3299 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3300 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3301
3302
3303 #ifdef CONFIG_NUMA
3304 /* The value user specified ....changed by config */
3305 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3306 /* string for sysctl */
3307 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3308 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3309
3310 /*
3311  * interface for configure zonelist ordering.
3312  * command line option "numa_zonelist_order"
3313  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3314  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3315  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3316  */
3317
3318 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3319 {
3320         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3321                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3322         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3323                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3324         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3325                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3326         } else {
3327                 printk(KERN_WARNING
3328                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3329                         "%s\n", s);
3330                 return -EINVAL;
3331         }
3332         return 0;
3333 }
3334
3335 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3336 {
3337         int ret;
3338
3339         if (!s)
3340                 return 0;
3341
3342         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3343         if (ret == 0)
3344                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3345
3346         return ret;
3347 }
3348 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3349
3350 /*
3351  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3352  */
3353 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3354                 void __user *buffer, size_t *length,
3355                 loff_t *ppos)
3356 {
3357         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3358         int ret;
3359         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3360
3361         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3362         if (write) {
3363                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3364                         ret = -EINVAL;
3365                         goto out;
3366                 }
3367                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3368         }
3369         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3370         if (ret)
3371                 goto out;
3372         if (write) {
3373                 int oldval = user_zonelist_order;
3374
3375                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3376                 if (ret) {
3377                         /*
3378                          * bogus value.  restore saved string
3379                          */
3380                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3381                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3382                         user_zonelist_order = oldval;
3383                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3384                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3385                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3386                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3387                 }
3388         }
3389 out:
3390         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3391         return ret;
3392 }
3393
3394
3395 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3396 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3397
3398 /**
3399  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3400  * @node: node whose fallback list we're appending
3401  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3402  *
3403  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3404  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3405  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3406  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3407  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3408  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3409  * on them otherwise.
3410  * It returns -1 if no node is found.
3411  */
3412 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3413 {
3414         int n, val;
3415         int min_val = INT_MAX;
3416         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3417         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3418
3419         /* Use the local node if we haven't already */
3420         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3421                 node_set(node, *used_node_mask);
3422                 return node;
3423         }
3424
3425         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3426
3427                 /* Don't want a node to appear more than once */
3428                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3429                         continue;
3430
3431                 /* Use the distance array to find the distance */
3432                 val = node_distance(node, n);
3433
3434                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3435                 val += (n < node);
3436
3437                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3438                 tmp = cpumask_of_node(n);
3439                 if (!cpumask_empty(tmp))
3440                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3441
3442                 /* Slight preference for less loaded node */
3443                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3444                 val += node_load[n];
3445
3446                 if (val < min_val) {
3447                         min_val = val;
3448                         best_node = n;
3449                 }
3450         }
3451
3452         if (best_node >= 0)
3453                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3454
3455         return best_node;
3456 }
3457
3458
3459 /*
3460  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3461  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3462  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3463  */
3464 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3465 {
3466         int j;
3467         struct zonelist *zonelist;
3468
3469         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3470         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3471                 ;
3472         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3473         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3474         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3475 }
3476
3477 /*
3478  * Build gfp_thisnode zonelists
3479  */
3480 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3481 {
3482         int j;
3483         struct zonelist *zonelist;
3484
3485         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3486         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3487         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3488         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3493  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3494  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3495  * may still exist in local DMA zone.
3496  */
3497 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3498
3499 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3500 {
3501         int pos, j, node;
3502         int zone_type;          /* needs to be signed */
3503         struct zone *z;
3504         struct zonelist *zonelist;
3505
3506         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3507         pos = 0;
3508         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3509                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3510                         node = node_order[j];
3511                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3512                         if (populated_zone(z)) {
3513                                 zoneref_set_zone(z,
3514                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3515                                 check_highest_zone(zone_type);
3516                         }
3517                 }
3518         }
3519         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3520         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3521 }
3522
3523 static int default_zonelist_order(void)
3524 {
3525         int nid, zone_type;
3526         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3527         struct zone *z;
3528         int average_size;
3529         /*
3530          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3531          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3532          * into OOM very easily.
3533          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3534          */
3535         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3536         low_kmem_size = 0;
3537         total_size = 0;
3538         for_each_online_node(nid) {
3539                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3540                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3541                         if (populated_zone(z)) {
3542                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3543                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3544                                 total_size += z->managed_pages;
3545                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3546                                 /*
3547                                  * If any node has only lowmem, then node order
3548                                  * is preferred to allow kernel allocations
3549                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3550                                  * on other nodes when there is an abundance of
3551                                  * lowmem available to allocate from.
3552                                  */
3553                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3554                         }
3555                 }
3556         }
3557         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3558             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3559                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3560         /*
3561          * look into each node's config.
3562          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3563          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3564          */
3565         average_size = total_size /
3566                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3567         for_each_online_node(nid) {
3568                 low_kmem_size = 0;
3569                 total_size = 0;
3570                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3571                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3572                         if (populated_zone(z)) {
3573                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3574                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3575                                 total_size += z->present_pages;
3576                         }
3577                 }
3578                 if (low_kmem_size &&
3579                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3580                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3581                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3582         }
3583         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3584 }
3585
3586 static void set_zonelist_order(void)
3587 {
3588         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3589                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3590         else
3591                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3592 }
3593
3594 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3595 {
3596         int j, node, load;
3597         enum zone_type i;
3598         nodemask_t used_mask;
3599         int local_node, prev_node;
3600         struct zonelist *zonelist;
3601         int order = current_zonelist_order;
3602
3603         /* initialize zonelists */
3604         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3605                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3606                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3607                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3608         }
3609
3610         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3611         local_node = pgdat->node_id;
3612         load = nr_online_nodes;
3613         prev_node = local_node;
3614         nodes_clear(used_mask);
3615
3616         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3617         j = 0;
3618
3619         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3620                 /*
3621                  * We don't want to pressure a particular node.
3622                  * So adding penalty to the first node in same
3623                  * distance group to make it round-robin.
3624                  */
3625                 if (node_distance(local_node, node) !=
3626                     node_distance(local_node, prev_node))
3627                         node_load[node] = load;
3628
3629                 prev_node = node;
3630                 load--;
3631                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3632                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3633                 else
3634                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3635         }
3636
3637         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3638                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3639                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3640         }
3641
3642         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3643 }
3644
3645 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3646 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3647 {
3648         struct zonelist *zonelist;
3649         struct zonelist_cache *zlc;
3650         struct zoneref *z;
3651
3652         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3653         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3654         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3655         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3656                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3657 }
3658
3659 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3660 /*
3661  * Return node id of node used for "local" allocations.
3662  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3663  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3664  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3665  */
3666 int local_memory_node(int node)
3667 {
3668         struct zone *zone;
3669
3670         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3671                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3672                                    NULL,
3673                                    &zone);
3674         return zone->node;
3675 }
3676 #endif
3677
3678 #else   /* CONFIG_NUMA */
3679
3680 static void set_zonelist_order(void)
3681 {
3682         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3683 }
3684
3685 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3686 {
3687         int node, local_node;
3688         enum zone_type j;
3689         struct zonelist *zonelist;
3690
3691         local_node = pgdat->node_id;
3692
3693         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3694         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3695
3696         /*
3697          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3698          * of all the other nodes.
3699          * We don't want to pressure a particular node, so when
3700          * building the zones for node N, we make sure that the
3701          * zones coming right after the local ones are those from
3702          * node N+1 (modulo N)
3703          */
3704         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3705                 if (!node_online(node))
3706                         continue;
3707                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3708         }
3709         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3710                 if (!node_online(node))
3711                         continue;
3712                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3713         }
3714
3715         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3716         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3717 }
3718
3719 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3720 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3721 {
3722         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3723 }
3724
3725 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3726
3727 /*
3728  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3729  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3730  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3731  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3732  * with interrupts disabled.
3733  *
3734  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3735  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3736  * hotplugged processors.
3737  *
3738  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3739  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3740  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3741  */
3742 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3743 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3744 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3745
3746 /*
3747  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3748  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3749  */
3750 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3751
3752 /* return values int ....just for stop_machine() */
3753 static int __build_all_zonelists(void *data)
3754 {
3755         int nid;
3756         int cpu;
3757         pg_data_t *self = data;
3758
3759 #ifdef CONFIG_NUMA
3760         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3761 #endif
3762
3763         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3764                 build_zonelists(self);
3765                 build_zonelist_cache(self);
3766         }
3767
3768         for_each_online_node(nid) {
3769                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3770
3771                 build_zonelists(pgdat);
3772                 build_zonelist_cache(pgdat);
3773         }
3774
3775         /*
3776          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3777          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3778          * each zone will be allocated later when the per cpu
3779          * allocator is available.
3780          *
3781          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3782          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3783          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3784          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3785          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3786          * (a chicken-egg dilemma).
3787          */
3788         for_each_possible_cpu(cpu) {
3789                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3790
3791 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3792                 /*
3793                  * We now know the "local memory node" for each node--
3794                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3795                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3796                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3797                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3798                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3799                  */
3800                 if (cpu_online(cpu))
3801                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3802 #endif
3803         }
3804
3805         return 0;
3806 }
3807
3808 /*
3809  * Called with zonelists_mutex held always
3810  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3811  */
3812 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3813 {
3814         set_zonelist_order();
3815
3816         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3817                 __build_all_zonelists(NULL);
3818                 mminit_verify_zonelist();
3819                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3820         } else {
3821 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3822                 if (zone)
3823                         setup_zone_pageset(zone);
3824 #endif
3825                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3826                    of zonelist */
3827                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3828                 /* cpuset refresh routine should be here */
3829         }
3830         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3831         /*
3832          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3833          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3834          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3835          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3836          * disabled and enable it later
3837          */
3838         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3839                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3840         else
3841                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3842
3843         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3844                 "Total pages: %ld\n",
3845                         nr_online_nodes,
3846                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3847                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3848                         vm_total_pages);
3849 #ifdef CONFIG_NUMA
3850         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3851 #endif
3852 }
3853
3854 /*
3855  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3856  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3857  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3858  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3859  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3860  * conservative, even though it seems large.
3861  *
3862  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3863  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3864  */
3865 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3866
3867 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3868 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3869 {
3870         unsigned long size = 1;
3871
3872         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3873
3874         while (size < pages)
3875                 size <<= 1;
3876
3877         /*
3878          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3879          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3880          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3881          */
3882         size = min(size, 4096UL);
3883
3884         return max(size, 4UL);
3885 }
3886 #else
3887 /*
3888  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3889  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3890  *
3891  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3892  *
3893  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3894  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3895  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3896  *
3897  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3898  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3899  *
3900  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3901  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3902  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3903  */
3904 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3905 {
3906         return 4096UL;
3907 }
3908 #endif
3909
3910 /*
3911  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3912  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3913  * hash function before the remainder is taken.
3914  */
3915 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3916 {
3917         return ffz(~size);
3918 }
3919
3920 /*
3921  * Check if a pageblock contains reserved pages
3922  */
3923 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3924 {
3925         unsigned long pfn;
3926
3927         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3928                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3929                         return 1;
3930         }
3931         return 0;
3932 }
3933
3934 /*
3935  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3936  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3937  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3938  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3939  * blocks as reclaim kicks in
3940  */
3941 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3942 {
3943         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3944         struct page *page;
3945         unsigned long block_migratetype;
3946         int reserve;
3947         int old_reserve;
3948
3949         /*
3950          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3951          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3952          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3953          * the block.
3954          */
3955         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3956         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3957         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3958         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3959                                                         pageblock_order;
3960
3961         /*
3962          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3963          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3964          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3965          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3966          * future allocation of hugepages at runtime.
3967          */
3968         reserve = min(2, reserve);
3969         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3970
3971         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3972         if (reserve == old_reserve)
3973                 return;
3974         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3975
3976         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3977                 if (!pfn_valid(pfn))
3978                         continue;
3979                 page = pfn_to_page(pfn);
3980
3981                 /* Watch out for overlapping nodes */
3982                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3983                         continue;
3984
3985                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3986
3987                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3988                 if (reserve > 0) {
3989                         /*
3990                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3991                          * them.
3992                          */
3993                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3994                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3995                                 continue;
3996
3997                         /* If this block is reserved, account for it */
3998                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3999                                 reserve--;
4000                                 continue;
4001                         }
4002
4003                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4004                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4005                                 set_pageblock_migratetype(page,
4006                                                         MIGRATE_RESERVE);
4007                                 move_freepages_block(zone, page,
4008                                                         MIGRATE_RESERVE);
4009                                 reserve--;
4010                                 continue;
4011                         }
4012                 } else if (!old_reserve) {
4013                         /*
4014                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4015                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4016                          */
4017                         break;
4018                 }
4019
4020                 /*
4021                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4022                  * take it back
4023                  */
4024                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4025                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4026                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4027                 }
4028         }
4029 }
4030
4031 /*
4032  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4033  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4034  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4035  */
4036 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4037                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4038 {
4039         struct page *page;
4040         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4041         unsigned long pfn;
4042         struct zone *z;
4043
4044         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4045                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4046
4047         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4048         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4049                 /*
4050                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4051                  * handed to this function.  They do not
4052                  * exist on hotplugged memory.
4053                  */
4054                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4055                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4056                                 continue;
4057                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4058                                 continue;
4059                 }
4060                 page = pfn_to_page(pfn);
4061                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4062                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4063                 init_page_count(page);
4064                 page_mapcount_reset(page);
4065                 page_cpupid_reset_last(page);
4066                 SetPageReserved(page);
4067                 /*
4068                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4069                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4070                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4071                  * the address space during boot when many long-lived
4072                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4073                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4074                  * setup_zone_migrate_reserve()
4075                  *
4076                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4077                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4078                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4079                  * pfn out of zone.
4080                  */
4081                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4082                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4083                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4084                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4085
4086                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4087 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4088                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4089                 if (!is_highmem_idx(zone))
4090                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4091 #endif
4092         }
4093 }
4094
4095 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4096 {
4097         int order, t;
4098         for_each_migratetype_order(order, t) {
4099                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4100                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4101         }
4102 }
4103
4104 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4105 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4106         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4107 #endif
4108
4109 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4110 {
4111 #ifdef CONFIG_MMU
4112         int batch;
4113
4114         /*
4115          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4116          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4117          *
4118          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4119          */
4120         batch = zone->managed_pages / 1024;
4121         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4122                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4123         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4124         if (batch < 1)
4125                 batch = 1;
4126
4127         /*
4128          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4129          * of 2 value was found to be more likely to have
4130          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4131          *
4132          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4133          * batches of pages, one task can end up with a lot
4134          * of pages of one half of the possible page colors
4135          * and the other with pages of the other colors.
4136          */
4137         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4138
4139         return batch;
4140
4141 #else
4142         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4143          * conditions.
4144          *
4145          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4146          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4147          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4148          *
4149          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4150          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4151          * can be a significant delay between the individual batches being
4152          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4153          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4154          */
4155         return 0;
4156 #endif
4157 }
4158
4159 /*
4160  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4161  * ->batch must never be higher then ->high.
4162  * The following function updates them in a safe manner without read side
4163  * locking.
4164  *
4165  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4166  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4167  *
4168  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4169  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4170  * exist).
4171  */
4172 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4173                 unsigned long batch)
4174 {
4175        /* start with a fail safe value for batch */
4176         pcp->batch = 1;
4177         smp_wmb();
4178
4179        /* Update high, then batch, in order */
4180         pcp->high = high;
4181         smp_wmb();
4182
4183         pcp->batch = batch;
4184 }
4185
4186 /* a companion to pageset_set_high() */
4187 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4188 {
4189         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4190 }
4191
4192 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4193 {
4194         struct per_cpu_pages *pcp;
4195         int migratetype;
4196
4197         memset(p, 0, sizeof(*p));
4198
4199         pcp = &p->pcp;
4200         pcp->count = 0;
4201         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4202                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4203 }
4204
4205 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4206 {
4207         pageset_init(p);
4208         pageset_set_batch(p, batch);
4209 }
4210
4211 /*
4212  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4213  * to the value high for the pageset p.
4214  */
4215 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4216                                 unsigned long high)
4217 {
4218         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4219         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4220                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4221
4222         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4223 }
4224
4225 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4226                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4227 {
4228         if (percpu_pagelist_fraction)
4229                 pageset_set_high(pcp,
4230                         (zone->managed_pages /
4231                                 percpu_pagelist_fraction));
4232         else
4233                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4234 }
4235
4236 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4237 {
4238         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4239
4240         pageset_init(pcp);
4241         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4242 }
4243
4244 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4245 {
4246         int cpu;
4247         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4248         for_each_possible_cpu(cpu)
4249                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4250 }
4251
4252 /*
4253  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4254  * Before this call only boot pagesets were available.
4255  */
4256 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4257 {
4258         struct zone *zone;
4259
4260         for_each_populated_zone(zone)
4261                 setup_zone_pageset(zone);
4262 }
4263
4264 static noinline __init_refok
4265 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4266 {
4267         int i;
4268         size_t alloc_size;
4269
4270         /*
4271          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4272          * per zone.
4273          */
4274         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4275                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4276         zone->wait_table_bits =
4277                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4278         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4279                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4280
4281         if (!slab_is_available()) {
4282                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4283                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4284                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4285         } else {
4286                 /*
4287                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4288                  * via memory hot-add.
4289                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4290                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4291                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4292                  * node itself as well.
4293                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4294                  * necessary.
4295                  */
4296                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4297         }
4298         if (!zone->wait_table)
4299                 return -ENOMEM;
4300
4301         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4302                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4303
4304         return 0;
4305 }
4306
4307 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4308 {
4309         /*
4310          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4311          * relies on the ability of the linker to provide the
4312          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4313          */
4314         zone->pageset = &boot_pageset;
4315
4316         if (populated_zone(zone))
4317                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4318                         zone->name, zone->present_pages,
4319                                          zone_batchsize(zone));
4320 }
4321
4322 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4323                                         unsigned long zone_start_pfn,
4324                                         unsigned long size,
4325                                         enum memmap_context context)
4326 {
4327         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4328         int ret;
4329         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4330         if (ret)
4331                 return ret;
4332         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4333
4334         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4335
4336         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4337                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4338                         pgdat->node_id,
4339                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4340                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4341
4342         zone_init_free_lists(zone);
4343
4344         return 0;
4345 }
4346
4347 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4348 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4349 /*
4350  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4351  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4352  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4353  * alternative
4354  */
4355 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4356 {
4357         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4358         int nid;
4359         /*
4360          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4361          * when the kernel is running single-threaded.
4362          */
4363         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4364         static int __meminitdata last_nid;
4365
4366         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4367                 return last_nid;
4368
4369         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4370         if (nid != -1) {
4371                 last_start_pfn = start_pfn;
4372                 last_end_pfn = end_pfn;
4373                 last_nid = nid;
4374         }
4375
4376         return nid;
4377 }
4378 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4379
4380 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4381 {
4382         int nid;
4383
4384         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4385         if (nid >= 0)
4386                 return nid;
4387         /* just returns 0 */
4388         return 0;
4389 }
4390
4391 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4392 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4393 {
4394         int nid;
4395
4396         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4397         if (nid >= 0 && nid != node)
4398                 return false;
4399         return true;
4400 }
4401 #endif
4402
4403 /**
4404  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4405  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4406  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4407  *
4408  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4409  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4410  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4411  * manually.
4412  */
4413 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4414 {
4415         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4416         int i, this_nid;
4417
4418         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4419                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4420                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4421
4422                 if (start_pfn < end_pfn)
4423                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4424                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4425                                         this_nid);
4426         }
4427 }
4428
4429 /**
4430  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4431  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4432  *
4433  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4434  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4435  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4436  */
4437 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4438 {
4439         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4440         int i, this_nid;
4441
4442         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4443                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4444 }
4445
4446 /**
4447  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4448  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4449  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4450  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4451  *
4452  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4453  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4454  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4455  * PFNs will be 0.
4456  */
4457 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4458                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4459 {
4460         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4461         int i;
4462
4463         *start_pfn = -1UL;
4464         *end_pfn = 0;
4465
4466         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4467                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4468                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4469         }
4470
4471         if (*start_pfn == -1UL)
4472                 *start_pfn = 0;
4473 }
4474
4475 /*
4476  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4477  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4478  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4479  */
4480 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4481 {
4482         int zone_index;
4483         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4484                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4485                         continue;
4486
4487                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4488                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4489                         break;
4490         }
4491
4492         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4493         movable_zone = zone_index;
4494 }
4495
4496 /*
4497  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4498  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4499  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4500  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4501  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4502  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4503  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4504  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4505  */
4506 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4507                                         unsigned long zone_type,
4508                                         unsigned long node_start_pfn,
4509                                         unsigned long node_end_pfn,
4510                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4511                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4512 {
4513         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4514         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4515                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4516                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4517                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4518                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4519                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4520
4521                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4522                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4523                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4524                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4525
4526                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4527                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4528                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4529         }
4530 }
4531
4532 /*
4533  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4534  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4535  */
4536 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4537                                         unsigned long zone_type,
4538                                         unsigned long node_start_pfn,
4539                                         unsigned long node_end_pfn,
4540                                         unsigned long *ignored)
4541 {
4542         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4543
4544         /* Get the start and end of the zone */
4545         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4546         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4547         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4548                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4549                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4550
4551         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4552         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4553                 return 0;
4554
4555         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4556         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4557         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4558
4559         /* Return the spanned pages */
4560         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4561 }
4562
4563 /*
4564  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4565  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4566  */
4567 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4568                                 unsigned long range_start_pfn,
4569                                 unsigned long range_end_pfn)
4570 {
4571         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4572         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4573         int i;
4574
4575         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4576                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4577                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4578                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4579         }
4580         return nr_absent;
4581 }
4582
4583 /**
4584  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4585  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4586  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4587  *
4588  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4589  */
4590 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4591                                                         unsigned long end_pfn)
4592 {
4593         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4594 }
4595
4596 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4597 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4598                                         unsigned long zone_type,
4599                                         unsigned long node_start_pfn,
4600                                         unsigned long node_end_pfn,
4601                                         unsigned long *ignored)
4602 {
4603         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4604         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4605         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4606
4607         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4608         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4609
4610         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4611                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4612                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4613         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4614 }
4615
4616 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4617 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4618                                         unsigned long zone_type,
4619                                         unsigned long node_start_pfn,
4620                                         unsigned long node_end_pfn,
4621                                         unsigned long *zones_size)
4622 {
4623         return zones_size[zone_type];
4624 }
4625
4626 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4627                                                 unsigned long zone_type,
4628                                                 unsigned long node_start_pfn,
4629                                                 unsigned long node_end_pfn,
4630                                                 unsigned long *zholes_size)
4631 {
4632         if (!zholes_size)
4633                 return 0;
4634
4635         return zholes_size[zone_type];
4636 }
4637
4638 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4639
4640 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4641                                                 unsigned long node_start_pfn,
4642                                                 unsigned long node_end_pfn,
4643                                                 unsigned long *zones_size,
4644                                                 unsigned long *zholes_size)
4645 {
4646         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4647         enum zone_type i;
4648
4649         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4650                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4651                                                          node_start_pfn,
4652                                                          node_end_pfn,
4653                                                          zones_size);
4654         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4655
4656         realtotalpages = totalpages;
4657         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4658                 realtotalpages -=
4659                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4660                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4661                                                   zholes_size);
4662         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4663         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4664                                                         realtotalpages);
4665 }
4666
4667 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4668 /*
4669  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4670  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4671  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4672  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4673  * bytes.
4674  */
4675 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4676 {
4677         unsigned long usemapsize;
4678
4679         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4680         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4681         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4682         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4683         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4684
4685         return usemapsize / 8;
4686 }
4687
4688 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4689                                 struct zone *zone,
4690                                 unsigned long zone_start_pfn,
4691                                 unsigned long zonesize)
4692 {
4693         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4694         zone->pageblock_flags = NULL;
4695         if (usemapsize)
4696                 zone->pageblock_flags =
4697                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4698                                                          pgdat->node_id);
4699 }
4700 #else
4701 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4702                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4703 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4704
4705 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4706
4707 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4708 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4709 {
4710         unsigned int order;
4711
4712         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4713         if (pageblock_order)
4714                 return;
4715
4716         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4717                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4718         else
4719                 order = MAX_ORDER - 1;
4720
4721         /*
4722          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4723          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4724          * powerpc.
4725          */
4726         pageblock_order = order;
4727 }
4728 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4729
4730 /*
4731  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4732  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4733  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4734  * the kernel config
4735  */
4736 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4737 {
4738 }
4739
4740 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4741
4742 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4743                                                    unsigned long present_pages)
4744 {
4745         unsigned long pages = spanned_pages;
4746
4747         /*
4748          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4749          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4750          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4751          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4752          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4753          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4754          */
4755         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4756             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4757                 pages = present_pages;
4758
4759         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4760 }
4761
4762 /*
4763  * Set up the zone data structures:
4764  *   - mark all pages reserved
4765  *   - mark all memory queues empty
4766  *   - clear the memory bitmaps
4767  *
4768  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4769  */
4770 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4771                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4772                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4773 {
4774         enum zone_type j;
4775         int nid = pgdat->node_id;
4776         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4777         int ret;
4778
4779         pgdat_resize_init(pgdat);
4780 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4781         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4782         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4783         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4784 #endif
4785         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4786         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4787         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4788
4789         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4790                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4791                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4792
4793                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4794                                                   node_end_pfn, zones_size);
4795                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4796                                                                 node_start_pfn,
4797                                                                 node_end_pfn,
4798                                                                 zholes_size);
4799
4800                 /*
4801                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4802                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4803                  * and per-cpu initialisations
4804                  */
4805                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4806                 if (freesize >= memmap_pages) {
4807                         freesize -= memmap_pages;
4808                         if (memmap_pages)
4809                                 printk(KERN_DEBUG
4810                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4811                                        zone_names[j], memmap_pages);
4812                 } else
4813                         printk(KERN_WARNING
4814                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4815                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4816
4817                 /* Account for reserved pages */
4818                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4819                         freesize -= dma_reserve;
4820                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4821                                         zone_names[0], dma_reserve);
4822                 }
4823
4824                 if (!is_highmem_idx(j))
4825                         nr_kernel_pages += freesize;
4826                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4827                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4828                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4829                 nr_all_pages += freesize;
4830
4831                 zone->spanned_pages = size;
4832                 zone->present_pages = realsize;
4833                 /*
4834                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4835                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4836                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4837                  */
4838                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4839 #ifdef CONFIG_NUMA
4840                 zone->node = nid;
4841                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4842                                                 / 100;
4843                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4844 #endif
4845                 zone->name = zone_names[j];
4846                 spin_lock_init(&zone->lock);
4847                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4848                 zone_seqlock_init(zone);
4849                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4850                 zone_pcp_init(zone);
4851
4852                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4853                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4854
4855                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4856                 if (!size)
4857                         continue;
4858
4859                 set_pageblock_order();
4860                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4861                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4862                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4863                 BUG_ON(ret);
4864                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4865                 zone_start_pfn += size;
4866         }
4867 }
4868
4869 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4870 {
4871         /* Skip empty nodes */
4872         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4873                 return;
4874
4875 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4876         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4877         if (!pgdat->node_mem_map) {
4878                 unsigned long size, start, end;
4879                 struct page *map;
4880
4881                 /*
4882                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4883                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4884                  * for the buddy allocator to function correctly.
4885                  */
4886                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4887                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4888                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4889                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4890                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4891                 if (!map)
4892                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4893                                                                pgdat->node_id);
4894                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4895         }
4896 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4897         /*
4898          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4899          */
4900         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4901                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4902 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4903                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4904                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4905 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4906         }
4907 #endif
4908 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4909 }
4910
4911 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4912                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4913 {
4914         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4915         unsigned long start_pfn = 0;
4916         unsigned long end_pfn = 0;
4917
4918         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4919         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4920
4921         pgdat->node_id = nid;
4922         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4923         init_zone_allows_reclaim(nid);
4924 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4925         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4926 #endif
4927         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4928                                   zones_size, zholes_size);
4929
4930         alloc_node_mem_map(pgdat);
4931 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4932         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4933                 nid, (unsigned long)pgdat,
4934                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4935 #endif
4936
4937         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4938                             zones_size, zholes_size);
4939 }
4940
4941 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4942
4943 #if MAX_NUMNODES > 1
4944 /*
4945  * Figure out the number of possible node ids.
4946  */
4947 void __init setup_nr_node_ids(void)
4948 {
4949         unsigned int node;
4950         unsigned int highest = 0;
4951
4952         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4953                 highest = node;
4954         nr_node_ids = highest + 1;
4955 }
4956 #endif
4957
4958 /**
4959  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4960  *
4961  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4962  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4963  * all the nodes.
4964  *
4965  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4966  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4967  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4968  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4969  *
4970  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4971  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4972  * populated node map.
4973  *
4974  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4975  * requirement (single node).
4976  */
4977 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4978 {
4979         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4980         unsigned long start, end, mask;
4981         int last_nid = -1;
4982         int i, nid;
4983
4984         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4985                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4986                         last_nid = nid;
4987                         last_end = end;
4988                         continue;
4989                 }
4990
4991                 /*
4992                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4993                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4994                  * too coarse to separate the current node from the last.
4995                  */
4996                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4997                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4998                         mask <<= 1;
4999
5000                 /* accumulate all internode masks */
5001                 accl_mask |= mask;
5002         }
5003
5004         /* convert mask to number of pages */
5005         return ~accl_mask + 1;
5006 }
5007
5008 /* Find the lowest pfn for a node */
5009 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5010 {
5011         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5012         unsigned long start_pfn;
5013         int i;
5014
5015         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5016                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5017
5018         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5019                 printk(KERN_WARNING
5020                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5021                 return 0;
5022         }
5023
5024         return min_pfn;
5025 }
5026
5027 /**
5028  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5029  *
5030  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5031  * add_active_range().
5032  */
5033 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5034 {
5035         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5036 }
5037
5038 /*
5039  * early_calculate_totalpages()
5040  * Sum pages in active regions for movable zone.
5041  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5042  */
5043 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5044 {
5045         unsigned long totalpages = 0;
5046         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5047         int i, nid;
5048
5049         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5050                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5051
5052                 totalpages += pages;
5053                 if (pages)
5054                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5055         }
5056         return totalpages;
5057 }
5058
5059 /*
5060  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5061  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5062  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5063  * others
5064  */
5065 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5066 {
5067         int i, nid;
5068         unsigned long usable_startpfn;
5069         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5070         /* save the state before borrow the nodemask */
5071         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5072         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5073         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5074         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5075
5076         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5077         find_usable_zone_for_movable();
5078
5079         /*
5080          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5081          * options.
5082          */
5083         if (movable_node_is_enabled()) {
5084                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5085                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5086                                 continue;
5087
5088                         nid = type->regions[i].nid;
5089
5090                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5091                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5092                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5093                                 usable_startpfn;
5094                 }
5095
5096                 goto out2;
5097         }
5098
5099         /*
5100          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5101          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5102          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5103          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5104          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5105          * what movablecore would have allowed.
5106          */
5107         if (required_movablecore) {
5108                 unsigned long corepages;
5109
5110                 /*
5111                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5112                  * was requested by the user
5113                  */
5114                 required_movablecore =
5115                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5116                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5117
5118                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5119         }
5120
5121         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5122         if (!required_kernelcore)
5123                 goto out;
5124
5125         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5126         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5127
5128 restart:
5129         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5130         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5131         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5132                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5133
5134                 /*
5135                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5136                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5137                  * amount of memory for the kernel
5138                  */
5139                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5140                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5141
5142                 /*
5143                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5144                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5145                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5146                  */
5147                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5148
5149                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5150                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5151                         unsigned long size_pages;
5152
5153                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5154                         if (start_pfn >= end_pfn)
5155                                 continue;
5156
5157                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5158                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5159                                 unsigned long kernel_pages;
5160                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5161                                                                 - start_pfn;
5162
5163                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5164                                                         kernelcore_remaining);
5165                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5166                                                         required_kernelcore);
5167
5168                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5169                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5170
5171                                         /*
5172                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5173                                          * that if we have to rebalance
5174                                          * kernelcore across nodes, we will
5175                                          * not double account here
5176                                          */
5177                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5178                                         continue;
5179                                 }
5180                                 start_pfn = usable_startpfn;
5181                         }
5182
5183                         /*
5184                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5185                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5186                          * number of pages used as kernelcore
5187                          */
5188                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5189                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5190                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5191                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5192
5193                         /*
5194                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5195                          * break if the kernelcore for this node has been
5196                          * satisfied
5197                          */
5198                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5199                                                                 size_pages);
5200                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5201                         if (!kernelcore_remaining)
5202                                 break;
5203                 }
5204         }
5205
5206         /*
5207          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5208          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5209          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5210          * satisfied
5211          */
5212         usable_nodes--;
5213         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5214                 goto restart;
5215
5216 out2:
5217         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5218         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5219                 zone_movable_pfn[nid] =
5220                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5221
5222 out:
5223         /* restore the node_state */
5224         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5225 }
5226
5227 /* Any regular or high memory on that node ? */
5228 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5229 {
5230         enum zone_type zone_type;
5231
5232         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5233                 return;
5234
5235         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5236                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5237                 if (populated_zone(zone)) {
5238                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5239                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5240                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5241                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5242                         break;
5243                 }
5244         }
5245 }
5246
5247 /**
5248  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5249  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5250  *
5251  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5252  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5253  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5254  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5255  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5256  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5257  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5258  * at arch_max_dma_pfn.
5259  */
5260 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5261 {
5262         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5263         int i, nid;
5264
5265         /* Record where the zone boundaries are */
5266         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5267                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5268         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5269                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5270         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5271         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5272         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5273                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5274                         continue;
5275                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5276                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5277                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5278                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5279         }
5280         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5281         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5282
5283         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5284         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5285         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5286
5287         /* Print out the zone ranges */
5288         printk("Zone ranges:\n");
5289         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5290                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5291                         continue;
5292                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5293                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5294                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5295                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5296                 else
5297                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5298                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5299                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5300                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5301         }
5302
5303         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5304         printk("Movable zone start for each node\n");
5305         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5306                 if (zone_movable_pfn[i])
5307                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5308                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5309         }
5310
5311         /* Print out the early node map */
5312         printk("Early memory node ranges\n");
5313         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5314                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5315                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5316
5317         /* Initialise every node */
5318         mminit_verify_pageflags_layout();
5319         setup_nr_node_ids();
5320         for_each_online_node(nid) {
5321                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5322                 free_area_init_node(nid, NULL,
5323                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5324
5325                 /* Any memory on that node */
5326                 if (pgdat->node_present_pages)
5327                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5328                 check_for_memory(pgdat, nid);
5329         }
5330 }
5331
5332 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5333 {
5334         unsigned long long coremem;
5335         if (!p)
5336                 return -EINVAL;
5337
5338         coremem = memparse(p, &p);
5339         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5340
5341         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5342         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5343
5344         return 0;
5345 }
5346
5347 /*
5348  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5349  * cannot be reclaimed or migrated.
5350  */
5351 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5352 {
5353         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5354 }
5355
5356 /*
5357  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5358  * can be reclaimed or migrated.
5359  */
5360 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5361 {
5362         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5363 }
5364
5365 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5366 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5367
5368 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5369
5370 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5371 {
5372         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5373         page_zone(page)->managed_pages += count;
5374         totalram_pages += count;
5375 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5376         if (PageHighMem(page))
5377                 totalhigh_pages += count;
5378 #endif
5379         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5380 }
5381 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5382
5383 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5384 {
5385         void *pos;
5386         unsigned long pages = 0;
5387
5388         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5389         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5390         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5391                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5392                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5393                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5394         }
5395
5396         if (pages && s)
5397                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5398                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5399
5400         return pages;
5401 }
5402 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5403
5404 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5405 void free_highmem_page(struct page *page)
5406 {
5407         __free_reserved_page(page);
5408         totalram_pages++;
5409         page_zone(page)->managed_pages++;
5410         totalhigh_pages++;
5411 }
5412 #endif
5413
5414
5415 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5416 {
5417         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5418         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5419
5420         physpages = get_num_physpages();
5421         codesize = _etext - _stext;
5422         datasize = _edata - _sdata;
5423         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5424         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5425         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5426         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5427
5428         /*
5429          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5430          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5431          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5432          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5433          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5434          */
5435 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5436         do { \
5437                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5438                         size -= adj; \
5439         } while (0)
5440
5441         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5442                      _sinittext, init_code_size);
5443         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5444         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5445         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5446         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5447
5448 #undef  adj_init_size
5449
5450         printk("Memory: %luK/%luK available "
5451                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5452                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5453 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5454                ", %luK highmem"
5455 #endif
5456                "%s%s)\n",
5457                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5458                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5459                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5460                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5461 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5462                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5463 #endif
5464                str ? ", " : "", str ? str : "");
5465 }
5466
5467 /**
5468  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5469  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5470  *
5471  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5472  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5473  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5474  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5475  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5476  * smaller per-cpu batchsize.
5477  */
5478 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5479 {
5480         dma_reserve = new_dma_reserve;
5481 }
5482
5483 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5484 {
5485         free_area_init_node(0, zones_size,
5486                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5487 }
5488
5489 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5490                                  unsigned long action, void *hcpu)
5491 {
5492         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5493
5494         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5495                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5496                 drain_pages(cpu);
5497
5498                 /*
5499                  * Spill the event counters of the dead processor
5500                  * into the current processors event counters.
5501                  * This artificially elevates the count of the current
5502                  * processor.
5503                  */
5504                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5505
5506                 /*
5507                  * Zero the differential counters of the dead processor
5508                  * so that the vm statistics are consistent.
5509                  *
5510                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5511                  * race with what we are doing.
5512                  */
5513                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5514         }
5515         return NOTIFY_OK;
5516 }
5517
5518 void __init page_alloc_init(void)
5519 {
5520         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5521 }
5522
5523 /*
5524  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5525  *      or min_free_kbytes changes.
5526  */
5527 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5528 {
5529         struct pglist_data *pgdat;
5530         unsigned long reserve_pages = 0;
5531         enum zone_type i, j;
5532
5533         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5534                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5535                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5536                         unsigned long max = 0;
5537
5538                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5539                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5540                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5541                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5542                         }
5543
5544                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5545                         max += high_wmark_pages(zone);
5546
5547                         if (max > zone->managed_pages)
5548                                 max = zone->managed_pages;
5549                         reserve_pages += max;
5550                         /*
5551                          * Lowmem reserves are not available to
5552                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5553                          * kswapd tries to balance zones to their high
5554                          * watermark.  As a result, neither should be
5555                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5556                          * situation where reclaim has to clean pages
5557                          * in order to balance the zones.
5558                          */
5559                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5560                 }
5561         }
5562         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5563         totalreserve_pages = reserve_pages;
5564 }
5565
5566 /*
5567  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5568  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5569  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5570  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5571  */
5572 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5573 {
5574         struct pglist_data *pgdat;
5575         enum zone_type j, idx;
5576
5577         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5578                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5579                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5580                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5581
5582                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5583
5584                         idx = j;
5585                         while (idx) {
5586                                 struct zone *lower_zone;
5587
5588                                 idx--;
5589
5590                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5591                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5592
5593                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5594                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5595                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5596                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5597                         }
5598                 }
5599         }
5600
5601         /* update totalreserve_pages */
5602         calculate_totalreserve_pages();
5603 }
5604
5605 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5606 {
5607         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5608         unsigned long lowmem_pages = 0;
5609         struct zone *zone;
5610         unsigned long flags;
5611
5612         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5613         for_each_zone(zone) {
5614                 if (!is_highmem(zone))
5615                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5616         }
5617
5618         for_each_zone(zone) {
5619                 u64 tmp;
5620
5621                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5622                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5623                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5624                 if (is_highmem(zone)) {
5625                         /*
5626                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5627                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5628                          * value here.
5629                          *
5630                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5631                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5632                          * not be capped for highmem.
5633                          */
5634                         unsigned long min_pages;
5635
5636                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5637                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5638                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5639                 } else {
5640                         /*
5641                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5642                          * proportionate to the zone's size.
5643                          */
5644                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5645                 }
5646
5647                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5648                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5649
5650                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5651                                       high_wmark_pages(zone) -
5652                                       low_wmark_pages(zone) -
5653                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5654
5655                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5656                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5657         }
5658
5659         /* update totalreserve_pages */
5660         calculate_totalreserve_pages();
5661 }
5662
5663 /**
5664  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5665  * or when memory is hot-{added|removed}
5666  *
5667  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5668  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5669  */
5670 void setup_per_zone_wmarks(void)
5671 {
5672         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5673         __setup_per_zone_wmarks();
5674         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5675 }
5676
5677 /*
5678  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5679  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5680  * to be referenced again before it is swapped out.
5681  *
5682  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5683  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5684  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5685  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5686  *
5687  * total     target    max
5688  * memory    ratio     inactive anon
5689  * -------------------------------------
5690  *   10MB       1         5MB
5691  *  100MB       1        50MB
5692  *    1GB       3       250MB
5693  *   10GB      10       0.9GB
5694  *  100GB      31         3GB
5695  *    1TB     101        10GB
5696  *   10TB     320        32GB
5697  */
5698 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5699 {
5700         unsigned int gb, ratio;
5701
5702         /* Zone size in gigabytes */
5703         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5704         if (gb)
5705                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5706         else
5707                 ratio = 1;
5708
5709         zone->inactive_ratio = ratio;
5710 }
5711
5712 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5713 {
5714         struct zone *zone;
5715
5716         for_each_zone(zone)
5717                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5718 }
5719
5720 /*
5721  * Initialise min_free_kbytes.
5722  *
5723  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5724  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5725  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5726  *
5727  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5728  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5729  *
5730  * which yields
5731  *
5732  * 16MB:        512k
5733  * 32MB:        724k
5734  * 64MB:        1024k
5735  * 128MB:       1448k
5736  * 256MB:       2048k
5737  * 512MB:       2896k
5738  * 1024MB:      4096k
5739  * 2048MB:      5792k
5740  * 4096MB:      8192k
5741  * 8192MB:      11584k
5742  * 16384MB:     16384k
5743  */
5744 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5745 {
5746         unsigned long lowmem_kbytes;
5747         int new_min_free_kbytes;
5748
5749         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5750         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5751
5752         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5753                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5754                 if (min_free_kbytes < 128)
5755                         min_free_kbytes = 128;
5756                 if (min_free_kbytes > 65536)
5757                         min_free_kbytes = 65536;
5758         } else {
5759                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5760                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5761         }
5762         setup_per_zone_wmarks();
5763         refresh_zone_stat_thresholds();
5764         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5765         setup_per_zone_inactive_ratio();
5766         return 0;
5767 }
5768 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5769
5770 /*
5771  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5772  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5773  *      changes.
5774  */
5775 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5776         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5777 {
5778         int rc;
5779
5780         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5781         if (rc)
5782                 return rc;
5783
5784         if (write) {
5785                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5786                 setup_per_zone_wmarks();
5787         }
5788         return 0;
5789 }
5790
5791 #ifdef CONFIG_NUMA
5792 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5793         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5794 {
5795         struct zone *zone;
5796         int rc;
5797
5798         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5799         if (rc)
5800                 return rc;
5801
5802         for_each_zone(zone)
5803                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5804                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5805         return 0;
5806 }
5807
5808 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5809         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5810 {
5811         struct zone *zone;
5812         int rc;
5813
5814         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5815         if (rc)
5816                 return rc;
5817
5818         for_each_zone(zone)
5819                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5820                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5821         return 0;
5822 }
5823 #endif
5824
5825 /*
5826  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5827  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5828  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5829  *
5830  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5831  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5832  * if in function of the boot time zone sizes.
5833  */
5834 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5835         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5836 {
5837         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5838         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5839         return 0;
5840 }
5841
5842 /*
5843  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5844  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5845  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5846  */
5847 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5848         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5849 {
5850         struct zone *zone;
5851         unsigned int cpu;
5852         int ret;
5853
5854         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5855         if (!write || (ret < 0))
5856                 return ret;
5857
5858         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5859         for_each_populated_zone(zone) {
5860                 unsigned long  high;
5861                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5862                 for_each_possible_cpu(cpu)
5863                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5864                                          high);
5865         }
5866         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5867         return 0;
5868 }
5869
5870 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5871
5872 #ifdef CONFIG_NUMA
5873 static int __init set_hashdist(char *str)
5874 {
5875         if (!str)
5876                 return 0;
5877         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5878         return 1;
5879 }
5880 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5881 #endif
5882
5883 /*
5884  * allocate a large system hash table from bootmem
5885  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5886  *   quantity of entries
5887  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5888  */
5889 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5890                                      unsigned long bucketsize,
5891                                      unsigned long numentries,
5892                                      int scale,
5893                                      int flags,
5894                                      unsigned int *_hash_shift,
5895                                      unsigned int *_hash_mask,
5896                                      unsigned long low_limit,
5897                                      unsigned long high_limit)
5898 {
5899         unsigned long long max = high_limit;
5900         unsigned long log2qty, size;
5901         void *table = NULL;
5902
5903         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5904         if (!numentries) {
5905                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5906                 numentries = nr_kernel_pages;
5907
5908                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5909                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5910                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5911
5912                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5913                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5914                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5915                 else
5916                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5917
5918                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5919                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5920                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5921                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5922                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5923                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5924                                 BUG_ON(!numentries);
5925                         }
5926                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5927                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5928         }
5929         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5930
5931         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5932         if (max == 0) {
5933                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5934                 do_div(max, bucketsize);
5935         }
5936         max = min(max, 0x80000000ULL);
5937
5938         if (numentries < low_limit)
5939                 numentries = low_limit;
5940         if (numentries > max)
5941                 numentries = max;
5942
5943         log2qty = ilog2(numentries);
5944
5945         do {
5946                 size = bucketsize << log2qty;
5947                 if (flags & HASH_EARLY)
5948                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5949                 else if (hashdist)
5950                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5951                 else {
5952                         /*
5953                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5954                          * some pages at the end of hash table which
5955                          * alloc_pages_exact() automatically does
5956                          */
5957                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5958                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5959                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5960                         }
5961                 }
5962         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5963
5964         if (!table)
5965                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5966
5967         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5968                tablename,
5969                (1UL << log2qty),
5970                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5971                size);
5972
5973         if (_hash_shift)
5974                 *_hash_shift = log2qty;
5975         if (_hash_mask)
5976                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5977
5978         return table;
5979 }
5980
5981 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5982 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5983                                                         unsigned long pfn)
5984 {
5985 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5986         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5987 #else
5988         return zone->pageblock_flags;
5989 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5990 }
5991
5992 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5993 {
5994 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5995         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5996         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5997 #else
5998         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5999         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6000 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6001 }
6002
6003 /**
6004  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6005  * @page: The page within the block of interest
6006  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6007  * @end_bitidx: The last bit of interest
6008  * returns pageblock_bits flags
6009  */
6010 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
6011                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6012 {
6013         struct zone *zone;
6014         unsigned long *bitmap;
6015         unsigned long pfn, bitidx;
6016         unsigned long flags = 0;
6017         unsigned long value = 1;
6018
6019         zone = page_zone(page);
6020         pfn = page_to_pfn(page);
6021         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6022         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6023
6024         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6025                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6026                         flags |= value;
6027
6028         return flags;
6029 }
6030
6031 /**
6032  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6033  * @page: The page within the block of interest
6034  * @start_bitidx: The first bit of interest
6035  * @end_bitidx: The last bit of interest
6036  * @flags: The flags to set
6037  */
6038 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6039                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6040 {
6041         struct zone *zone;
6042         unsigned long *bitmap;
6043         unsigned long pfn, bitidx;
6044         unsigned long value = 1;
6045
6046         zone = page_zone(page);
6047         pfn = page_to_pfn(page);
6048         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6049         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6050         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6051
6052         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6053                 if (flags & value)
6054                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6055                 else
6056                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6057 }
6058
6059 /*
6060  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6061  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6062  *
6063  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6064  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6065  * expect this function should be exact.
6066  */
6067 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6068                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6069 {
6070         unsigned long pfn, iter, found;
6071         int mt;
6072
6073         /*
6074          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6075          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6076          */
6077         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6078                 return false;
6079         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6080         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6081                 return false;
6082
6083         pfn = page_to_pfn(page);
6084         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6085                 unsigned long check = pfn + iter;
6086
6087                 if (!pfn_valid_within(check))
6088                         continue;
6089
6090                 page = pfn_to_page(check);
6091
6092                 /*
6093                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6094                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6095                  * handle each tail page individually in migration.
6096                  */
6097                 if (PageHuge(page)) {
6098                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6099                         continue;
6100                 }
6101
6102                 /*
6103                  * We can't use page_count without pin a page
6104                  * because another CPU can free compound page.
6105                  * This check already skips compound tails of THP
6106                  * because their page->_count is zero at all time.
6107                  */
6108                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6109                         if (PageBuddy(page))
6110                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6111                         continue;
6112                 }
6113
6114                 /*
6115                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6116                  * page_count() is not 0.
6117                  */
6118                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6119                         continue;
6120
6121                 if (!PageLRU(page))
6122                         found++;
6123                 /*
6124                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6125                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6126                  * and it still to be fixed.
6127                  */
6128                 /*
6129                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6130                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6131                  *
6132                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6133                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6134                  * page at boot.
6135                  */
6136                 if (found > count)
6137                         return true;
6138         }
6139         return false;
6140 }
6141
6142 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6143 {
6144         struct zone *zone;
6145         unsigned long pfn;
6146
6147         /*
6148          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6149          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6150          * the zone but still within the section.
6151          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6152          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6153          */
6154         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6155                 return false;
6156
6157         zone = page_zone(page);
6158         pfn = page_to_pfn(page);
6159         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6160                 return false;
6161
6162         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6163 }
6164
6165 #ifdef CONFIG_CMA
6166
6167 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6168 {
6169         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6170                              pageblock_nr_pages) - 1);
6171 }
6172
6173 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6174 {
6175         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6176                                 pageblock_nr_pages));
6177 }
6178
6179 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6180 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6181                                         unsigned long start, unsigned long end)
6182 {
6183         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6184         unsigned long nr_reclaimed;
6185         unsigned long pfn = start;
6186         unsigned int tries = 0;
6187         int ret = 0;
6188
6189         migrate_prep();
6190
6191         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6192                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6193                         ret = -EINTR;
6194                         break;
6195                 }
6196
6197                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6198                         cc->nr_migratepages = 0;
6199                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6200                                                          pfn, end, true);
6201                         if (!pfn) {
6202                                 ret = -EINTR;
6203                                 break;
6204                         }
6205                         tries = 0;
6206                 } else if (++tries == 5) {
6207                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6208                         break;
6209                 }
6210
6211                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6212                                                         &cc->migratepages);
6213                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6214
6215                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6216                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6217         }
6218         if (ret < 0) {
6219                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6220                 return ret;
6221         }
6222         return 0;
6223 }
6224
6225 /**
6226  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6227  * @start:      start PFN to allocate
6228  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6229  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6230  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6231  *                      in range must have the same migratetype and it must
6232  *                      be either of the two.
6233  *
6234  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6235  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6236  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6237  * pages fall in.
6238  *
6239  * The PFN range must belong to a single zone.
6240  *
6241  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6242  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6243  * need to be freed with free_contig_range().
6244  */
6245 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6246                        unsigned migratetype)
6247 {
6248         unsigned long outer_start, outer_end;
6249         int ret = 0, order;
6250
6251         struct compact_control cc = {
6252                 .nr_migratepages = 0,
6253                 .order = -1,
6254                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6255                 .sync = true,
6256                 .ignore_skip_hint = true,
6257         };
6258         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6259
6260         /*
6261          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6262          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6263          * have different sizes, and due to the way page allocator
6264          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6265          * that page allocator won't try to merge buddies from
6266          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6267          * other migration type.
6268          *
6269          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6270          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6271          * we are interested in).  This will put all the pages in
6272          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6273          *
6274          * When this is done, we take the pages in range from page
6275          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6276          * page allocator will never consider using them.
6277          *
6278          * This lets us mark the pageblocks back as
6279          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6280          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6281          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6282          */
6283
6284         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6285                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6286                                        false);
6287         if (ret)
6288                 return ret;
6289
6290         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6291         if (ret)
6292                 goto done;
6293
6294         /*
6295          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6296          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6297          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6298          * What we are going to do is to allocate all pages from
6299          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6300          *
6301          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6302          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6303          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6304          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6305          * once this is done free the pages we are not interested in.
6306          *
6307          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6308          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6309          */
6310
6311         lru_add_drain_all();
6312         drain_all_pages();
6313
6314         order = 0;
6315         outer_start = start;
6316         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6317                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6318                         ret = -EBUSY;
6319                         goto done;
6320                 }
6321                 outer_start &= ~0UL << order;
6322         }
6323
6324         /* Make sure the range is really isolated. */
6325         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6326                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6327                        outer_start, end);
6328                 ret = -EBUSY;
6329                 goto done;
6330         }
6331
6332
6333         /* Grab isolated pages from freelists. */
6334         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6335         if (!outer_end) {
6336                 ret = -EBUSY;
6337                 goto done;
6338         }
6339
6340         /* Free head and tail (if any) */
6341         if (start != outer_start)
6342                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6343         if (end != outer_end)
6344                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6345
6346 done:
6347         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6348                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6349         return ret;
6350 }
6351
6352 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6353 {
6354         unsigned int count = 0;
6355
6356         for (; nr_pages--; pfn++) {
6357                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6358
6359                 count += page_count(page) != 1;
6360                 __free_page(page);
6361         }
6362         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6363 }
6364 #endif
6365
6366 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6367 /*
6368  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6369  * page high values need to be recalulated.
6370  */
6371 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6372 {
6373         unsigned cpu;
6374         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6375         for_each_possible_cpu(cpu)
6376                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6377                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6378         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6379 }
6380 #endif
6381
6382 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6383 {
6384         unsigned long flags;
6385         int cpu;
6386         struct per_cpu_pageset *pset;
6387
6388         /* avoid races with drain_pages()  */
6389         local_irq_save(flags);
6390         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6391                 for_each_online_cpu(cpu) {
6392                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6393                         drain_zonestat(zone, pset);
6394                 }
6395                 free_percpu(zone->pageset);
6396                 zone->pageset = &boot_pageset;
6397         }
6398         local_irq_restore(flags);
6399 }
6400
6401 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6402 /*
6403  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6404  */
6405 void
6406 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6407 {
6408         struct page *page;
6409         struct zone *zone;
6410         int order, i;
6411         unsigned long pfn;
6412         unsigned long flags;
6413         /* find the first valid pfn */
6414         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6415                 if (pfn_valid(pfn))
6416                         break;
6417         if (pfn == end_pfn)
6418                 return;
6419         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6420         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6421         pfn = start_pfn;
6422         while (pfn < end_pfn) {
6423                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6424                         pfn++;
6425                         continue;
6426                 }
6427                 page = pfn_to_page(pfn);
6428                 /*
6429                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6430                  * page_count() is not 0.
6431                  */
6432                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6433                         pfn++;
6434                         SetPageReserved(page);
6435                         continue;
6436                 }
6437
6438                 BUG_ON(page_count(page));
6439                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6440                 order = page_order(page);
6441 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6442                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6443                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6444 #endif
6445                 list_del(&page->lru);
6446                 rmv_page_order(page);
6447                 zone->free_area[order].nr_free--;
6448                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6449                         SetPageReserved((page+i));
6450                 pfn += (1 << order);
6451         }
6452         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6453 }
6454 #endif
6455
6456 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6457 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6458 {
6459         struct zone *zone = page_zone(page);
6460         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6461         unsigned long flags;
6462         int order;
6463
6464         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6465         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6466                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6467
6468                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6469                         break;
6470         }
6471         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6472
6473         return order < MAX_ORDER;
6474 }
6475 #endif
6476
6477 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6478         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6479         {1UL << PG_error,               "error"         },
6480         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6481         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6482         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6483         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6484         {1UL << PG_active,              "active"        },
6485         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6486         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6487         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6488         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6489         {1UL << PG_private,             "private"       },
6490         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6491         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6492 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6493         {1UL << PG_head,                "head"          },
6494         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6495 #else
6496         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6497 #endif
6498         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6499         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6500         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6501         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6502         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6503 #ifdef CONFIG_MMU
6504         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6505 #endif
6506 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6507         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6508 #endif
6509 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6510         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6511 #endif
6512 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6513         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6514 #endif
6515 };
6516
6517 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6518 {
6519         const char *delim = "";
6520         unsigned long mask;
6521         int i;
6522
6523         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6524
6525         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6526
6527         /* remove zone id */
6528         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6529
6530         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6531
6532                 mask = pageflag_names[i].mask;
6533                 if ((flags & mask) != mask)
6534                         continue;
6535
6536                 flags &= ~mask;
6537                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6538                 delim = "|";
6539         }
6540
6541         /* check for left over flags */
6542         if (flags)
6543                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6544
6545         printk(")\n");
6546 }
6547
6548 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6549 {
6550         printk(KERN_ALERT
6551                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6552                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6553                 page->mapping, page->index);
6554         dump_page_flags(page->flags);
6555         if (reason)
6556                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6557         if (page->flags & badflags) {
6558                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6559                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6560         }
6561         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6562 }
6563
6564 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6565 {
6566         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6567 }
6568 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);