Merge tag 'char-misc-3.10-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregk...
[kernel/kernel-generic.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
208 static unsigned long __initdata required_movablecore;
209 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
210
211 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
212 int movable_zone;
213 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
214 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
215
216 #if MAX_NUMNODES > 1
217 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
218 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
219 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
220 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
221 #endif
222
223 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
224
225 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
226 {
227
228         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
229                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
230
231         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
232                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
233 }
234
235 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
236
237 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
238 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
239 {
240         int ret = 0;
241         unsigned seq;
242         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
243         unsigned long sp, start_pfn;
244
245         do {
246                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
247                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
248                 sp = zone->spanned_pages;
249                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
250                         ret = 1;
251         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
252
253         if (ret)
254                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
255                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
256
257         return ret;
258 }
259
260 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
263                 return 0;
264         if (zone != page_zone(page))
265                 return 0;
266
267         return 1;
268 }
269 /*
270  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
271  */
272 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
275                 return 1;
276         if (!page_is_consistent(zone, page))
277                 return 1;
278
279         return 0;
280 }
281 #else
282 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         return 0;
285 }
286 #endif
287
288 static void bad_page(struct page *page)
289 {
290         static unsigned long resume;
291         static unsigned long nr_shown;
292         static unsigned long nr_unshown;
293
294         /* Don't complain about poisoned pages */
295         if (PageHWPoison(page)) {
296                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
297                 return;
298         }
299
300         /*
301          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
302          * or allow a steady drip of one report per second.
303          */
304         if (nr_shown == 60) {
305                 if (time_before(jiffies, resume)) {
306                         nr_unshown++;
307                         goto out;
308                 }
309                 if (nr_unshown) {
310                         printk(KERN_ALERT
311                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
312                                 nr_unshown);
313                         nr_unshown = 0;
314                 }
315                 nr_shown = 0;
316         }
317         if (nr_shown++ == 0)
318                 resume = jiffies + 60 * HZ;
319
320         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
321                 current->comm, page_to_pfn(page));
322         dump_page(page);
323
324         print_modules();
325         dump_stack();
326 out:
327         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
328         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
329         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
330 }
331
332 /*
333  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
334  *
335  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
336  *
337  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
338  *
339  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
340  * pointing at the head page.
341  *
342  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
343  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
344  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
345  */
346
347 static void free_compound_page(struct page *page)
348 {
349         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
350 }
351
352 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
353 {
354         int i;
355         int nr_pages = 1 << order;
356
357         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
358         set_compound_order(page, order);
359         __SetPageHead(page);
360         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
361                 struct page *p = page + i;
362                 __SetPageTail(p);
363                 set_page_count(p, 0);
364                 p->first_page = page;
365         }
366 }
367
368 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
369 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
370 {
371         int i;
372         int nr_pages = 1 << order;
373         int bad = 0;
374
375         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- nyc
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
542
543         if (unlikely(PageCompound(page)))
544                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
545                         return;
546
547         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
548
549         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
550
551         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
552         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
553
554         while (order < MAX_ORDER-1) {
555                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
556                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
557                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
558                         break;
559                 /*
560                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
561                  * merge with it and move up one order.
562                  */
563                 if (page_is_guard(buddy)) {
564                         clear_page_guard_flag(buddy);
565                         set_page_private(page, 0);
566                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
567                                                   migratetype);
568                 } else {
569                         list_del(&buddy->lru);
570                         zone->free_area[order].nr_free--;
571                         rmv_page_order(buddy);
572                 }
573                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
574                 page = page + (combined_idx - page_idx);
575                 page_idx = combined_idx;
576                 order++;
577         }
578         set_page_order(page, order);
579
580         /*
581          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
582          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
583          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
584          * that is happening, add the free page to the tail of the list
585          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
586          * as a higher order page
587          */
588         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
589                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
590                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
591                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
593                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
594                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
595                         list_add_tail(&page->lru,
596                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
597                         goto out;
598                 }
599         }
600
601         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
602 out:
603         zone->free_area[order].nr_free++;
604 }
605
606 static inline int free_pages_check(struct page *page)
607 {
608         if (unlikely(page_mapcount(page) |
609                 (page->mapping != NULL)  |
610                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
611                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
612                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
613                 bad_page(page);
614                 return 1;
615         }
616         page_nid_reset_last(page);
617         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
618                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
619         return 0;
620 }
621
622 /*
623  * Frees a number of pages from the PCP lists
624  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
625  * count is the number of pages to free.
626  *
627  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
628  * see if this freeing clears that state.
629  *
630  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
631  * pinned" detection logic.
632  */
633 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
634                                         struct per_cpu_pages *pcp)
635 {
636         int migratetype = 0;
637         int batch_free = 0;
638         int to_free = count;
639
640         spin_lock(&zone->lock);
641         zone->all_unreclaimable = 0;
642         zone->pages_scanned = 0;
643
644         while (to_free) {
645                 struct page *page;
646                 struct list_head *list;
647
648                 /*
649                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
650                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
651                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
652                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
653                  * lists
654                  */
655                 do {
656                         batch_free++;
657                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
658                                 migratetype = 0;
659                         list = &pcp->lists[migratetype];
660                 } while (list_empty(list));
661
662                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
663                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
664                         batch_free = to_free;
665
666                 do {
667                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
668
669                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
670                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
671                         list_del(&page->lru);
672                         mt = get_freepage_migratetype(page);
673                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
674                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
675                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
676                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
677                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
678                                 if (is_migrate_cma(mt))
679                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
680                         }
681                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
682         }
683         spin_unlock(&zone->lock);
684 }
685
686 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
687                                 int migratetype)
688 {
689         spin_lock(&zone->lock);
690         zone->all_unreclaimable = 0;
691         zone->pages_scanned = 0;
692
693         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
694         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
695                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
696         spin_unlock(&zone->lock);
697 }
698
699 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
700 {
701         int i;
702         int bad = 0;
703
704         trace_mm_page_free(page, order);
705         kmemcheck_free_shadow(page, order);
706
707         if (PageAnon(page))
708                 page->mapping = NULL;
709         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
710                 bad += free_pages_check(page + i);
711         if (bad)
712                 return false;
713
714         if (!PageHighMem(page)) {
715                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
716                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
717                                            PAGE_SIZE << order);
718         }
719         arch_free_page(page, order);
720         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
721
722         return true;
723 }
724
725 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
726 {
727         unsigned long flags;
728         int migratetype;
729
730         if (!free_pages_prepare(page, order))
731                 return;
732
733         local_irq_save(flags);
734         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
735         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
736         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
737         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
738         local_irq_restore(flags);
739 }
740
741 /*
742  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
743  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
744  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
745  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
746  * put_page_bootmem() to serialize writers.
747  */
748 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
749 {
750         unsigned int nr_pages = 1 << order;
751         unsigned int loop;
752
753         prefetchw(page);
754         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
755                 struct page *p = &page[loop];
756
757                 if (loop + 1 < nr_pages)
758                         prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762
763         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
764         set_page_refcounted(page);
765         __free_pages(page, order);
766 }
767
768 #ifdef CONFIG_CMA
769 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
770 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
771 {
772         unsigned i = pageblock_nr_pages;
773         struct page *p = page;
774
775         do {
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         } while (++p, --i);
779
780         set_page_refcounted(page);
781         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
782         __free_pages(page, pageblock_order);
783         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
784 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
785         if (PageHighMem(page))
786                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
787 #endif
788 }
789 #endif
790
791 /*
792  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
793  * Please do not alter this order without good reasons and regression
794  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
795  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
796  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
797  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
798  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
799  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
800  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
801  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
802  *
803  * -- nyc
804  */
805 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
806         int low, int high, struct free_area *area,
807         int migratetype)
808 {
809         unsigned long size = 1 << high;
810
811         while (high > low) {
812                 area--;
813                 high--;
814                 size >>= 1;
815                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
816
817 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
818                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
819                         /*
820                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
821                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
822                          * Corresponding page table entries will not be touched,
823                          * pages will stay not present in virtual address space
824                          */
825                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
826                         set_page_guard_flag(&page[size]);
827                         set_page_private(&page[size], high);
828                         /* Guard pages are not available for any usage */
829                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
830                                                   migratetype);
831                         continue;
832                 }
833 #endif
834                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
835                 area->nr_free++;
836                 set_page_order(&page[size], high);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * This page is about to be returned from the page allocator
842  */
843 static inline int check_new_page(struct page *page)
844 {
845         if (unlikely(page_mapcount(page) |
846                 (page->mapping != NULL)  |
847                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
848                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
849                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
850                 bad_page(page);
851                 return 1;
852         }
853         return 0;
854 }
855
856 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
857 {
858         int i;
859
860         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
861                 struct page *p = page + i;
862                 if (unlikely(check_new_page(p)))
863                         return 1;
864         }
865
866         set_page_private(page, 0);
867         set_page_refcounted(page);
868
869         arch_alloc_page(page, order);
870         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
871
872         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
873                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
874
875         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
876                 prep_compound_page(page, order);
877
878         return 0;
879 }
880
881 /*
882  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
883  * the smallest available page from the freelists
884  */
885 static inline
886 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
887                                                 int migratetype)
888 {
889         unsigned int current_order;
890         struct free_area * area;
891         struct page *page;
892
893         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
894         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
895                 area = &(zone->free_area[current_order]);
896                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
897                         continue;
898
899                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
900                                                         struct page, lru);
901                 list_del(&page->lru);
902                 rmv_page_order(page);
903                 area->nr_free--;
904                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
905                 return page;
906         }
907
908         return NULL;
909 }
910
911
912 /*
913  * This array describes the order lists are fallen back to when
914  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
915  */
916 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
917         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
918         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919 #ifdef CONFIG_CMA
920         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
921         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
922 #else
923         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
924 #endif
925         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
927         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
928 #endif
929 };
930
931 /*
932  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
933  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
934  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
935  */
936 int move_freepages(struct zone *zone,
937                           struct page *start_page, struct page *end_page,
938                           int migratetype)
939 {
940         struct page *page;
941         unsigned long order;
942         int pages_moved = 0;
943
944 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
945         /*
946          * page_zone is not safe to call in this context when
947          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
948          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
949          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
950          * grouping pages by mobility
951          */
952         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
953 #endif
954
955         for (page = start_page; page <= end_page;) {
956                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
957                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
958
959                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
960                         page++;
961                         continue;
962                 }
963
964                 if (!PageBuddy(page)) {
965                         page++;
966                         continue;
967                 }
968
969                 order = page_order(page);
970                 list_move(&page->lru,
971                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
972                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
973                 page += 1 << order;
974                 pages_moved += 1 << order;
975         }
976
977         return pages_moved;
978 }
979
980 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
981                                 int migratetype)
982 {
983         unsigned long start_pfn, end_pfn;
984         struct page *start_page, *end_page;
985
986         start_pfn = page_to_pfn(page);
987         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
988         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
989         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
990         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
991
992         /* Do not cross zone boundaries */
993         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
994                 start_page = page;
995         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
996                 return 0;
997
998         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
999 }
1000
1001 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1002                                         int start_order, int migratetype)
1003 {
1004         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1005
1006         while (nr_pageblocks--) {
1007                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1008                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1009         }
1010 }
1011
1012 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1013 static inline struct page *
1014 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1015 {
1016         struct free_area * area;
1017         int current_order;
1018         struct page *page;
1019         int migratetype, i;
1020
1021         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1022         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1023                                                 --current_order) {
1024                 for (i = 0;; i++) {
1025                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1026
1027                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1028                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1029                                 break;
1030
1031                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1032                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1033                                 continue;
1034
1035                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1036                                         struct page, lru);
1037                         area->nr_free--;
1038
1039                         /*
1040                          * If breaking a large block of pages, move all free
1041                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1042                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1043                          * aggressive about taking ownership of free pages
1044                          *
1045                          * On the other hand, never change migration
1046                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1047                          * pages on different free lists. We don't
1048                          * want unmovable pages to be allocated from
1049                          * MIGRATE_CMA areas.
1050                          */
1051                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1052                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1053                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1054                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1055                                 int pages;
1056                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1057                                                                 start_migratetype);
1058
1059                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1060                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1061                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1062                                         set_pageblock_migratetype(page,
1063                                                                 start_migratetype);
1064
1065                                 migratetype = start_migratetype;
1066                         }
1067
1068                         /* Remove the page from the freelists */
1069                         list_del(&page->lru);
1070                         rmv_page_order(page);
1071
1072                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1073                         if (current_order >= pageblock_order &&
1074                             !is_migrate_cma(migratetype))
1075                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1076                                                         start_migratetype);
1077
1078                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1079                                is_migrate_cma(migratetype)
1080                              ? migratetype : start_migratetype);
1081
1082                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1083                                 start_migratetype, migratetype);
1084
1085                         return page;
1086                 }
1087         }
1088
1089         return NULL;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1094  * Call me with the zone->lock already held.
1095  */
1096 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1097                                                 int migratetype)
1098 {
1099         struct page *page;
1100
1101 retry_reserve:
1102         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1103
1104         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1105                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1106
1107                 /*
1108                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1109                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1110                  * and we want just one call site
1111                  */
1112                 if (!page) {
1113                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1114                         goto retry_reserve;
1115                 }
1116         }
1117
1118         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1119         return page;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1124  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1125  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1126  */
1127 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1128                         unsigned long count, struct list_head *list,
1129                         int migratetype, int cold)
1130 {
1131         int mt = migratetype, i;
1132
1133         spin_lock(&zone->lock);
1134         for (i = 0; i < count; ++i) {
1135                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1136                 if (unlikely(page == NULL))
1137                         break;
1138
1139                 /*
1140                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1141                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1142                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1143                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1144                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1145                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1146                  * properly.
1147                  */
1148                 if (likely(cold == 0))
1149                         list_add(&page->lru, list);
1150                 else
1151                         list_add_tail(&page->lru, list);
1152                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1153                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1154                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1155                                 mt = migratetype;
1156                 }
1157                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1158                 list = &page->lru;
1159                 if (is_migrate_cma(mt))
1160                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1161                                               -(1 << order));
1162         }
1163         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1164         spin_unlock(&zone->lock);
1165         return i;
1166 }
1167
1168 #ifdef CONFIG_NUMA
1169 /*
1170  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1171  * currently executing processor on remote nodes after they have
1172  * expired.
1173  *
1174  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1175  * a single processor.
1176  */
1177 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1178 {
1179         unsigned long flags;
1180         int to_drain;
1181
1182         local_irq_save(flags);
1183         if (pcp->count >= pcp->batch)
1184                 to_drain = pcp->batch;
1185         else
1186                 to_drain = pcp->count;
1187         if (to_drain > 0) {
1188                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1189                 pcp->count -= to_drain;
1190         }
1191         local_irq_restore(flags);
1192 }
1193 #endif
1194
1195 /*
1196  * Drain pages of the indicated processor.
1197  *
1198  * The processor must either be the current processor and the
1199  * thread pinned to the current processor or a processor that
1200  * is not online.
1201  */
1202 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1203 {
1204         unsigned long flags;
1205         struct zone *zone;
1206
1207         for_each_populated_zone(zone) {
1208                 struct per_cpu_pageset *pset;
1209                 struct per_cpu_pages *pcp;
1210
1211                 local_irq_save(flags);
1212                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1213
1214                 pcp = &pset->pcp;
1215                 if (pcp->count) {
1216                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1217                         pcp->count = 0;
1218                 }
1219                 local_irq_restore(flags);
1220         }
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1225  */
1226 void drain_local_pages(void *arg)
1227 {
1228         drain_pages(smp_processor_id());
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1233  *
1234  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1235  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1236  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1237  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1238  * before the call to on_each_cpu_mask().
1239  */
1240 void drain_all_pages(void)
1241 {
1242         int cpu;
1243         struct per_cpu_pageset *pcp;
1244         struct zone *zone;
1245
1246         /*
1247          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1248          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1249          */
1250         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1251
1252         /*
1253          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1254          * as offline notification will cause the notified
1255          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1256          * disables preemption as part of its processing
1257          */
1258         for_each_online_cpu(cpu) {
1259                 bool has_pcps = false;
1260                 for_each_populated_zone(zone) {
1261                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1262                         if (pcp->pcp.count) {
1263                                 has_pcps = true;
1264                                 break;
1265                         }
1266                 }
1267                 if (has_pcps)
1268                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1269                 else
1270                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1271         }
1272         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1273 }
1274
1275 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1276
1277 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1278 {
1279         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1280         unsigned long flags;
1281         int order, t;
1282         struct list_head *curr;
1283
1284         if (!zone->spanned_pages)
1285                 return;
1286
1287         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1288
1289         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1290         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1291                 if (pfn_valid(pfn)) {
1292                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1293
1294                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1295                                 swsusp_unset_page_free(page);
1296                 }
1297
1298         for_each_migratetype_order(order, t) {
1299                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1300                         unsigned long i;
1301
1302                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1303                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1304                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1305                 }
1306         }
1307         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1308 }
1309 #endif /* CONFIG_PM */
1310
1311 /*
1312  * Free a 0-order page
1313  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1314  */
1315 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1316 {
1317         struct zone *zone = page_zone(page);
1318         struct per_cpu_pages *pcp;
1319         unsigned long flags;
1320         int migratetype;
1321
1322         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1323                 return;
1324
1325         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1326         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1327         local_irq_save(flags);
1328         __count_vm_event(PGFREE);
1329
1330         /*
1331          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1332          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1333          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1334          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1335          * excessively into the page allocator
1336          */
1337         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1338                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1339                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1340                         goto out;
1341                 }
1342                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1343         }
1344
1345         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1346         if (cold)
1347                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1348         else
1349                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1350         pcp->count++;
1351         if (pcp->count >= pcp->high) {
1352                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1353                 pcp->count -= pcp->batch;
1354         }
1355
1356 out:
1357         local_irq_restore(flags);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Free a list of 0-order pages
1362  */
1363 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1364 {
1365         struct page *page, *next;
1366
1367         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1368                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1369                 free_hot_cold_page(page, cold);
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1375  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1376  * Each sub-page must be freed individually.
1377  *
1378  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1379  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1380  */
1381 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1382 {
1383         int i;
1384
1385         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1386         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1387
1388 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1389         /*
1390          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1391          * otherwise free the whole shadow.
1392          */
1393         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1394                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1395 #endif
1396
1397         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1398                 set_page_refcounted(page + i);
1399 }
1400 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1401
1402 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1403 {
1404         unsigned long watermark;
1405         struct zone *zone;
1406         int mt;
1407
1408         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1409
1410         zone = page_zone(page);
1411         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1412
1413         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1414                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1415                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1416                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1417                         return 0;
1418
1419                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1420         }
1421
1422         /* Remove page from free list */
1423         list_del(&page->lru);
1424         zone->free_area[order].nr_free--;
1425         rmv_page_order(page);
1426
1427         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1428         if (order >= pageblock_order - 1) {
1429                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1430                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1431                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1432                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1433                                 set_pageblock_migratetype(page,
1434                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1435                 }
1436         }
1437
1438         return 1UL << order;
1439 }
1440
1441 /*
1442  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1443  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1444  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1445  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1446  * are enabled.
1447  *
1448  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1449  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1450  */
1451 int split_free_page(struct page *page)
1452 {
1453         unsigned int order;
1454         int nr_pages;
1455
1456         order = page_order(page);
1457
1458         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1459         if (!nr_pages)
1460                 return 0;
1461
1462         /* Split into individual pages */
1463         set_page_refcounted(page);
1464         split_page(page, order);
1465         return nr_pages;
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1470  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1471  * or two.
1472  */
1473 static inline
1474 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1475                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1476                         int migratetype)
1477 {
1478         unsigned long flags;
1479         struct page *page;
1480         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1481
1482 again:
1483         if (likely(order == 0)) {
1484                 struct per_cpu_pages *pcp;
1485                 struct list_head *list;
1486
1487                 local_irq_save(flags);
1488                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1489                 list = &pcp->lists[migratetype];
1490                 if (list_empty(list)) {
1491                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1492                                         pcp->batch, list,
1493                                         migratetype, cold);
1494                         if (unlikely(list_empty(list)))
1495                                 goto failed;
1496                 }
1497
1498                 if (cold)
1499                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1500                 else
1501                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1502
1503                 list_del(&page->lru);
1504                 pcp->count--;
1505         } else {
1506                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1507                         /*
1508                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1509                          *
1510                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1511                          * properly detect and handle allocation failures.
1512                          *
1513                          * We most definitely don't want callers attempting to
1514                          * allocate greater than order-1 page units with
1515                          * __GFP_NOFAIL.
1516                          */
1517                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1518                 }
1519                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1520                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1521                 spin_unlock(&zone->lock);
1522                 if (!page)
1523                         goto failed;
1524                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1525                                           get_pageblock_migratetype(page));
1526         }
1527
1528         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1529         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1530         local_irq_restore(flags);
1531
1532         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1533         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1534                 goto again;
1535         return page;
1536
1537 failed:
1538         local_irq_restore(flags);
1539         return NULL;
1540 }
1541
1542 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1543
1544 static struct {
1545         struct fault_attr attr;
1546
1547         u32 ignore_gfp_highmem;
1548         u32 ignore_gfp_wait;
1549         u32 min_order;
1550 } fail_page_alloc = {
1551         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1552         .ignore_gfp_wait = 1,
1553         .ignore_gfp_highmem = 1,
1554         .min_order = 1,
1555 };
1556
1557 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1558 {
1559         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1560 }
1561 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1562
1563 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1564 {
1565         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1566                 return false;
1567         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1568                 return false;
1569         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1570                 return false;
1571         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1572                 return false;
1573
1574         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1575 }
1576
1577 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1578
1579 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1580 {
1581         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1582         struct dentry *dir;
1583
1584         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1585                                         &fail_page_alloc.attr);
1586         if (IS_ERR(dir))
1587                 return PTR_ERR(dir);
1588
1589         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1591                 goto fail;
1592         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1594                 goto fail;
1595         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1596                                 &fail_page_alloc.min_order))
1597                 goto fail;
1598
1599         return 0;
1600 fail:
1601         debugfs_remove_recursive(dir);
1602
1603         return -ENOMEM;
1604 }
1605
1606 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1607
1608 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1609
1610 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1611
1612 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1613 {
1614         return false;
1615 }
1616
1617 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1618
1619 /*
1620  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1621  * of the allocation.
1622  */
1623 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1624                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1625 {
1626         /* free_pages my go negative - that's OK */
1627         long min = mark;
1628         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1629         int o;
1630
1631         free_pages -= (1 << order) - 1;
1632         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1633                 min -= min / 2;
1634         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1635                 min -= min / 4;
1636 #ifdef CONFIG_CMA
1637         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1638         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1639                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1640 #endif
1641         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1642                 return false;
1643         for (o = 0; o < order; o++) {
1644                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1645                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1646
1647                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1648                 min >>= 1;
1649
1650                 if (free_pages <= min)
1651                         return false;
1652         }
1653         return true;
1654 }
1655
1656 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1657                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1658 {
1659         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1660                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1661 }
1662
1663 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1664                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1665 {
1666         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1667
1668         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1669                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1670
1671         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1672                                                                 free_pages);
1673 }
1674
1675 #ifdef CONFIG_NUMA
1676 /*
1677  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1678  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1679  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1680  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1681  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1682  *
1683  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1684  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1685  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1686  *
1687  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1688  * nothing and returns NULL.
1689  *
1690  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1691  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1692  *
1693  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1694  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1695  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1696  * quickly as we can.
1697  */
1698 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1699 {
1700         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1701         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1702
1703         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1704         if (!zlc)
1705                 return NULL;
1706
1707         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1708                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1709                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1710         }
1711
1712         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1713                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1714                                         &node_states[N_MEMORY];
1715         return allowednodes;
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1720  * if it is worth looking at further for free memory:
1721  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1722  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1723  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1724  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1725  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1726  * else return false (zero) if it is not.
1727  *
1728  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1729  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1730  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1731  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1732  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1733  * into the second scan of the zonelist.
1734  *
1735  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1736  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1737  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1738  * unturned looking for a free page.
1739  */
1740 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1741                                                 nodemask_t *allowednodes)
1742 {
1743         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1744         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1745         int n;                          /* node that zone *z is on */
1746
1747         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1748         if (!zlc)
1749                 return 1;
1750
1751         i = z - zonelist->_zonerefs;
1752         n = zlc->z_to_n[i];
1753
1754         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1755         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1760  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1761  * from that zone don't waste time re-examining it.
1762  */
1763 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1764 {
1765         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1766         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1767
1768         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1769         if (!zlc)
1770                 return;
1771
1772         i = z - zonelist->_zonerefs;
1773
1774         set_bit(i, zlc->fullzones);
1775 }
1776
1777 /*
1778  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1779  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1780  */
1781 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1782 {
1783         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1784
1785         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1786         if (!zlc)
1787                 return;
1788
1789         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1790 }
1791
1792 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1793 {
1794         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1795 }
1796
1797 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1798 {
1799         int i;
1800
1801         for_each_online_node(i)
1802                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1803                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1804                 else
1805                         zone_reclaim_mode = 1;
1806 }
1807
1808 #else   /* CONFIG_NUMA */
1809
1810 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1811 {
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1816                                 nodemask_t *allowednodes)
1817 {
1818         return 1;
1819 }
1820
1821 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1822 {
1823 }
1824
1825 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1826 {
1827 }
1828
1829 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1830 {
1831         return true;
1832 }
1833
1834 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1835 {
1836 }
1837 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1838
1839 /*
1840  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1841  * a page.
1842  */
1843 static struct page *
1844 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1845                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1846                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1847 {
1848         struct zoneref *z;
1849         struct page *page = NULL;
1850         int classzone_idx;
1851         struct zone *zone;
1852         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1853         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1854         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1855
1856         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1857 zonelist_scan:
1858         /*
1859          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1860          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1861          */
1862         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1863                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1864                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1865                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1866                                 continue;
1867                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1868                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1869                                 continue;
1870                 /*
1871                  * When allocating a page cache page for writing, we
1872                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1873                  * limit, such that no single zone holds more than its
1874                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1875                  * The dirty limits take into account the zone's
1876                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1877                  * should be able to balance it without having to
1878                  * write pages from its LRU list.
1879                  *
1880                  * This may look like it could increase pressure on
1881                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1882                  * before they are full.  But the pages that do spill
1883                  * over are limited as the lower zones are protected
1884                  * by this very same mechanism.  It should not become
1885                  * a practical burden to them.
1886                  *
1887                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1888                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1889                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1890                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1891                  * zones are together not big enough to reach the
1892                  * global limit.  The proper fix for these situations
1893                  * will require awareness of zones in the
1894                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1895                  */
1896                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1897                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1898                         goto this_zone_full;
1899
1900                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1901                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1902                         unsigned long mark;
1903                         int ret;
1904
1905                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1906                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1907                                     classzone_idx, alloc_flags))
1908                                 goto try_this_zone;
1909
1910                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1911                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1912                                 /*
1913                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1914                                  * and before considering the first zone allowed
1915                                  * by the cpuset.
1916                                  */
1917                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1918                                 zlc_active = 1;
1919                                 did_zlc_setup = 1;
1920                         }
1921
1922                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1923                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1924                                 goto this_zone_full;
1925
1926                         /*
1927                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1928                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1929                          */
1930                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1931                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1932                                 continue;
1933
1934                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1935                         switch (ret) {
1936                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1937                                 /* did not scan */
1938                                 continue;
1939                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1940                                 /* scanned but unreclaimable */
1941                                 continue;
1942                         default:
1943                                 /* did we reclaim enough */
1944                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1945                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1946                                         goto this_zone_full;
1947                         }
1948                 }
1949
1950 try_this_zone:
1951                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1952                                                 gfp_mask, migratetype);
1953                 if (page)
1954                         break;
1955 this_zone_full:
1956                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1957                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1958         }
1959
1960         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1961                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1962                 zlc_active = 0;
1963                 goto zonelist_scan;
1964         }
1965
1966         if (page)
1967                 /*
1968                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1969                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1970                  * that the caller is taking steps that will free more
1971                  * memory. The caller should avoid the page being used
1972                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1973                  */
1974                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1975
1976         return page;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1981  * meminfo in irq context.
1982  */
1983 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1984 {
1985         bool ret = false;
1986
1987 #if NODES_SHIFT > 8
1988         ret = in_interrupt();
1989 #endif
1990         return ret;
1991 }
1992
1993 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1994                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1995                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1996
1997 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1998 {
1999         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2000
2001         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2002             debug_guardpage_minorder() > 0)
2003                 return;
2004
2005         /*
2006          * This documents exceptions given to allocations in certain
2007          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2008          * of allowed nodes.
2009          */
2010         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2011                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2012                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2013                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2014         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2015                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2016
2017         if (fmt) {
2018                 struct va_format vaf;
2019                 va_list args;
2020
2021                 va_start(args, fmt);
2022
2023                 vaf.fmt = fmt;
2024                 vaf.va = &args;
2025
2026                 pr_warn("%pV", &vaf);
2027
2028                 va_end(args);
2029         }
2030
2031         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2032                 current->comm, order, gfp_mask);
2033
2034         dump_stack();
2035         if (!should_suppress_show_mem())
2036                 show_mem(filter);
2037 }
2038
2039 static inline int
2040 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2041                                 unsigned long did_some_progress,
2042                                 unsigned long pages_reclaimed)
2043 {
2044         /* Do not loop if specifically requested */
2045         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2046                 return 0;
2047
2048         /* Always retry if specifically requested */
2049         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2050                 return 1;
2051
2052         /*
2053          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2054          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2055          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2056          */
2057         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2058                 return 0;
2059
2060         /*
2061          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2062          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2063          * implementations.
2064          */
2065         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2066                 return 1;
2067
2068         /*
2069          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2070          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2071          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2072          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2073          * allocation still fails, we stop retrying.
2074          */
2075         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2076                 return 1;
2077
2078         return 0;
2079 }
2080
2081 static inline struct page *
2082 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2083         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2084         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2085         int migratetype)
2086 {
2087         struct page *page;
2088
2089         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2090         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2091                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2092                 return NULL;
2093         }
2094
2095         /*
2096          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2097          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2098          * we're still under heavy pressure.
2099          */
2100         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2101                 order, zonelist, high_zoneidx,
2102                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2103                 preferred_zone, migratetype);
2104         if (page)
2105                 goto out;
2106
2107         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2108                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2109                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2110                         goto out;
2111                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2112                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2113                         goto out;
2114                 /*
2115                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2116                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2117                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2118                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2119                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2120                  */
2121                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2122                         goto out;
2123         }
2124         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2125         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2126
2127 out:
2128         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2129         return page;
2130 }
2131
2132 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2133 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2134 static struct page *
2135 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2136         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2137         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2138         int migratetype, bool sync_migration,
2139         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2140         unsigned long *did_some_progress)
2141 {
2142         if (!order)
2143                 return NULL;
2144
2145         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2146                 *deferred_compaction = true;
2147                 return NULL;
2148         }
2149
2150         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2151         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2152                                                 nodemask, sync_migration,
2153                                                 contended_compaction);
2154         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2155
2156         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2157                 struct page *page;
2158
2159                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2160                 drain_pages(get_cpu());
2161                 put_cpu();
2162
2163                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2164                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2165                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2166                                 preferred_zone, migratetype);
2167                 if (page) {
2168                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2169                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2170                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2171                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2172                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2173                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2174                         return page;
2175                 }
2176
2177                 /*
2178                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2179                  * The most likely reason is that pages exist,
2180                  * but not enough to satisfy watermarks.
2181                  */
2182                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2183
2184                 /*
2185                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2186                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2187                  */
2188                 if (sync_migration)
2189                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2190
2191                 cond_resched();
2192         }
2193
2194         return NULL;
2195 }
2196 #else
2197 static inline struct page *
2198 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2199         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2200         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2201         int migratetype, bool sync_migration,
2202         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2203         unsigned long *did_some_progress)
2204 {
2205         return NULL;
2206 }
2207 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2208
2209 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2210 static int
2211 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2212                   nodemask_t *nodemask)
2213 {
2214         struct reclaim_state reclaim_state;
2215         int progress;
2216
2217         cond_resched();
2218
2219         /* We now go into synchronous reclaim */
2220         cpuset_memory_pressure_bump();
2221         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2222         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2223         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2224         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2225
2226         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2227
2228         current->reclaim_state = NULL;
2229         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2230         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2231
2232         cond_resched();
2233
2234         return progress;
2235 }
2236
2237 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2238 static inline struct page *
2239 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2240         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2241         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2242         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2243 {
2244         struct page *page = NULL;
2245         bool drained = false;
2246
2247         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2248                                                nodemask);
2249         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2250                 return NULL;
2251
2252         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2253         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2254                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2255
2256 retry:
2257         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2258                                         zonelist, high_zoneidx,
2259                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2260                                         preferred_zone, migratetype);
2261
2262         /*
2263          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2264          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2265          */
2266         if (!page && !drained) {
2267                 drain_all_pages();
2268                 drained = true;
2269                 goto retry;
2270         }
2271
2272         return page;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2277  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2278  */
2279 static inline struct page *
2280 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2281         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2282         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2283         int migratetype)
2284 {
2285         struct page *page;
2286
2287         do {
2288                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2289                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2290                         preferred_zone, migratetype);
2291
2292                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2293                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2294         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2295
2296         return page;
2297 }
2298
2299 static inline
2300 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2301                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2302                                                 enum zone_type classzone_idx)
2303 {
2304         struct zoneref *z;
2305         struct zone *zone;
2306
2307         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2308                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2309 }
2310
2311 static inline int
2312 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2313 {
2314         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2315         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2316
2317         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2318         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2319
2320         /*
2321          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2322          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2323          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2324          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2325          */
2326         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2327
2328         if (!wait) {
2329                 /*
2330                  * Not worth trying to allocate harder for
2331                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2332                  */
2333                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2334                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2335                 /*
2336                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2337                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2338                  */
2339                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2340         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2341                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2342
2343         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2344                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2345                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2346                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2347                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2348                 else if (!in_interrupt() &&
2349                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2350                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2351                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2352         }
2353 #ifdef CONFIG_CMA
2354         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2355                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2356 #endif
2357         return alloc_flags;
2358 }
2359
2360 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2361 {
2362         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2363 }
2364
2365 static inline struct page *
2366 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2367         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2368         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2369         int migratetype)
2370 {
2371         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2372         struct page *page = NULL;
2373         int alloc_flags;
2374         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2375         unsigned long did_some_progress;
2376         bool sync_migration = false;
2377         bool deferred_compaction = false;
2378         bool contended_compaction = false;
2379
2380         /*
2381          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2382          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2383          * be using allocators in order of preference for an area that is
2384          * too large.
2385          */
2386         if (order >= MAX_ORDER) {
2387                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2388                 return NULL;
2389         }
2390
2391         /*
2392          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2393          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2394          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2395          * using a larger set of nodes after it has established that the
2396          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2397          * over allocated.
2398          */
2399         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2400                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2401                 goto nopage;
2402
2403 restart:
2404         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2405                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2406                                                 zone_idx(preferred_zone));
2407
2408         /*
2409          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2410          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2411          * to how we want to proceed.
2412          */
2413         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2414
2415         /*
2416          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2417          * cpusets.
2418          */
2419         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2420                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2421                                         &preferred_zone);
2422
2423 rebalance:
2424         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2425         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2426                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2427                         preferred_zone, migratetype);
2428         if (page)
2429                 goto got_pg;
2430
2431         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2432         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2433                 /*
2434                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2435                  * the allocation is high priority and these type of
2436                  * allocations are system rather than user orientated
2437                  */
2438                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2439
2440                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2441                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2442                                 preferred_zone, migratetype);
2443                 if (page) {
2444                         goto got_pg;
2445                 }
2446         }
2447
2448         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2449         if (!wait)
2450                 goto nopage;
2451
2452         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2453         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2454                 goto nopage;
2455
2456         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2457         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2458                 goto nopage;
2459
2460         /*
2461          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2462          * attempts after direct reclaim are synchronous
2463          */
2464         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2465                                         zonelist, high_zoneidx,
2466                                         nodemask,
2467                                         alloc_flags, preferred_zone,
2468                                         migratetype, sync_migration,
2469                                         &contended_compaction,
2470                                         &deferred_compaction,
2471                                         &did_some_progress);
2472         if (page)
2473                 goto got_pg;
2474         sync_migration = true;
2475
2476         /*
2477          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2478          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2479          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2480          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2481          */
2482         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2483                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2484                 goto nopage;
2485
2486         /* Try direct reclaim and then allocating */
2487         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2488                                         zonelist, high_zoneidx,
2489                                         nodemask,
2490                                         alloc_flags, preferred_zone,
2491                                         migratetype, &did_some_progress);
2492         if (page)
2493                 goto got_pg;
2494
2495         /*
2496          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2497          * running out of options and have to consider going OOM
2498          */
2499         if (!did_some_progress) {
2500                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2501                         if (oom_killer_disabled)
2502                                 goto nopage;
2503                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2504                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2505                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2506                                 goto nopage;
2507                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2508                                         zonelist, high_zoneidx,
2509                                         nodemask, preferred_zone,
2510                                         migratetype);
2511                         if (page)
2512                                 goto got_pg;
2513
2514                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2515                                 /*
2516                                  * The oom killer is not called for high-order
2517                                  * allocations that may fail, so if no progress
2518                                  * is being made, there are no other options and
2519                                  * retrying is unlikely to help.
2520                                  */
2521                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2522                                         goto nopage;
2523                                 /*
2524                                  * The oom killer is not called for lowmem
2525                                  * allocations to prevent needlessly killing
2526                                  * innocent tasks.
2527                                  */
2528                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2529                                         goto nopage;
2530                         }
2531
2532                         goto restart;
2533                 }
2534         }
2535
2536         /* Check if we should retry the allocation */
2537         pages_reclaimed += did_some_progress;
2538         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2539                                                 pages_reclaimed)) {
2540                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2541                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2542                 goto rebalance;
2543         } else {
2544                 /*
2545                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2546                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2547                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2548                  */
2549                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2550                                         zonelist, high_zoneidx,
2551                                         nodemask,
2552                                         alloc_flags, preferred_zone,
2553                                         migratetype, sync_migration,
2554                                         &contended_compaction,
2555                                         &deferred_compaction,
2556                                         &did_some_progress);
2557                 if (page)
2558                         goto got_pg;
2559         }
2560
2561 nopage:
2562         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2563         return page;
2564 got_pg:
2565         if (kmemcheck_enabled)
2566                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2567
2568         return page;
2569 }
2570
2571 /*
2572  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2573  */
2574 struct page *
2575 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2576                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2577 {
2578         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2579         struct zone *preferred_zone;
2580         struct page *page = NULL;
2581         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2582         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2583         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2584         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2585
2586         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2587
2588         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2589
2590         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2591
2592         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2593                 return NULL;
2594
2595         /*
2596          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2597          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2598          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2599          */
2600         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2601                 return NULL;
2602
2603         /*
2604          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2605          * verified in the (always inline) callee
2606          */
2607         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2608                 return NULL;
2609
2610 retry_cpuset:
2611         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2612
2613         /* The preferred zone is used for statistics later */
2614         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2615                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2616                                 &preferred_zone);
2617         if (!preferred_zone)
2618                 goto out;
2619
2620 #ifdef CONFIG_CMA
2621         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2622                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2623 #endif
2624         /* First allocation attempt */
2625         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2626                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2627                         preferred_zone, migratetype);
2628         if (unlikely(!page)) {
2629                 /*
2630                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2631                  * can deadlock because I/O on the device might not
2632                  * complete.
2633                  */
2634                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2635                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2636                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2637                                 preferred_zone, migratetype);
2638         }
2639
2640         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2641
2642 out:
2643         /*
2644          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2645          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2646          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2647          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2648          */
2649         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2650                 goto retry_cpuset;
2651
2652         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2653
2654         return page;
2655 }
2656 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2657
2658 /*
2659  * Common helper functions.
2660  */
2661 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2662 {
2663         struct page *page;
2664
2665         /*
2666          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2667          * a highmem page
2668          */
2669         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2670
2671         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2672         if (!page)
2673                 return 0;
2674         return (unsigned long) page_address(page);
2675 }
2676 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2677
2678 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2679 {
2680         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2681 }
2682 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2683
2684 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2685 {
2686         if (put_page_testzero(page)) {
2687                 if (order == 0)
2688                         free_hot_cold_page(page, 0);
2689                 else
2690                         __free_pages_ok(page, order);
2691         }
2692 }
2693
2694 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2695
2696 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2697 {
2698         if (addr != 0) {
2699                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2700                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2701         }
2702 }
2703
2704 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2705
2706 /*
2707  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2708  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2709  *
2710  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2711  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2712  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2713  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2714  *
2715  * The caller knows better which flags it relies on.
2716  */
2717 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2718 {
2719         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2720         __free_pages(page, order);
2721 }
2722
2723 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2724 {
2725         if (addr != 0) {
2726                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2727                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2728         }
2729 }
2730
2731 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2732 {
2733         if (addr) {
2734                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2735                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2736
2737                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2738                 while (used < alloc_end) {
2739                         free_page(used);
2740                         used += PAGE_SIZE;
2741                 }
2742         }
2743         return (void *)addr;
2744 }
2745
2746 /**
2747  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2748  * @size: the number of bytes to allocate
2749  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2750  *
2751  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2752  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2753  * allocate memory in power-of-two pages.
2754  *
2755  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2756  *
2757  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2758  */
2759 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2760 {
2761         unsigned int order = get_order(size);
2762         unsigned long addr;
2763
2764         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2765         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2768
2769 /**
2770  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2771  *                         pages on a node.
2772  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2773  * @size: the number of bytes to allocate
2774  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2775  *
2776  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2777  * back.
2778  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2779  * but is not exact.
2780  */
2781 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2782 {
2783         unsigned order = get_order(size);
2784         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2785         if (!p)
2786                 return NULL;
2787         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2790
2791 /**
2792  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2793  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2794  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2795  *
2796  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2797  */
2798 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2799 {
2800         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2801         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2802
2803         while (addr < end) {
2804                 free_page(addr);
2805                 addr += PAGE_SIZE;
2806         }
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2809
2810 /**
2811  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2812  * @offset: The zone index of the highest zone
2813  *
2814  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2815  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2816  * zone, the number of pages is calculated as:
2817  *     present_pages - high_pages
2818  */
2819 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2820 {
2821         struct zoneref *z;
2822         struct zone *zone;
2823
2824         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2825         unsigned long sum = 0;
2826
2827         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2828
2829         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2830                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2831                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2832                 if (size > high)
2833                         sum += size - high;
2834         }
2835
2836         return sum;
2837 }
2838
2839 /**
2840  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2841  *
2842  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2843  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2844  */
2845 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2846 {
2847         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2848 }
2849 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2850
2851 /**
2852  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2853  *
2854  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2855  * high watermark within all zones.
2856  */
2857 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2858 {
2859         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2860 }
2861
2862 static inline void show_node(struct zone *zone)
2863 {
2864         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2865                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2866 }
2867
2868 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2869 {
2870         val->totalram = totalram_pages;
2871         val->sharedram = 0;
2872         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2873         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2874         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2875         val->freehigh = nr_free_highpages();
2876         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2877 }
2878
2879 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2880
2881 #ifdef CONFIG_NUMA
2882 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2883 {
2884         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2885
2886         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2887         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2888 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2889         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2890         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2891                         NR_FREE_PAGES);
2892 #else
2893         val->totalhigh = 0;
2894         val->freehigh = 0;
2895 #endif
2896         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2897 }
2898 #endif
2899
2900 /*
2901  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2902  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2903  */
2904 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2905 {
2906         bool ret = false;
2907         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2908
2909         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2910                 goto out;
2911
2912         do {
2913                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2914                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2915         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2916 out:
2917         return ret;
2918 }
2919
2920 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2921
2922 static void show_migration_types(unsigned char type)
2923 {
2924         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2925                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2926                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2927                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2928                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2929 #ifdef CONFIG_CMA
2930                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2931 #endif
2932 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2933                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2934 #endif
2935         };
2936         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2937         char *p = tmp;
2938         int i;
2939
2940         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2941                 if (type & (1 << i))
2942                         *p++ = types[i];
2943         }
2944
2945         *p = '\0';
2946         printk("(%s) ", tmp);
2947 }
2948
2949 /*
2950  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2951  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2952  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2953  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2954  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2955  */
2956 void show_free_areas(unsigned int filter)
2957 {
2958         int cpu;
2959         struct zone *zone;
2960
2961         for_each_populated_zone(zone) {
2962                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2963                         continue;
2964                 show_node(zone);
2965                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2966
2967                 for_each_online_cpu(cpu) {
2968                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2969
2970                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2971
2972                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2973                                cpu, pageset->pcp.high,
2974                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2975                 }
2976         }
2977
2978         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2979                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2980                 " unevictable:%lu"
2981                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2982                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2983                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2984                 " free_cma:%lu\n",
2985                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2986                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2987                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2988                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2989                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2990                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2991                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2992                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2993                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2994                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2995                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2996                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2997                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2998                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2999                 global_page_state(NR_SHMEM),
3000                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3001                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3002                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3003
3004         for_each_populated_zone(zone) {
3005                 int i;
3006
3007                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3008                         continue;
3009                 show_node(zone);
3010                 printk("%s"
3011                         " free:%lukB"
3012                         " min:%lukB"
3013                         " low:%lukB"
3014                         " high:%lukB"
3015                         " active_anon:%lukB"
3016                         " inactive_anon:%lukB"
3017                         " active_file:%lukB"
3018                         " inactive_file:%lukB"
3019                         " unevictable:%lukB"
3020                         " isolated(anon):%lukB"
3021                         " isolated(file):%lukB"
3022                         " present:%lukB"
3023                         " managed:%lukB"
3024                         " mlocked:%lukB"
3025                         " dirty:%lukB"
3026                         " writeback:%lukB"
3027                         " mapped:%lukB"
3028                         " shmem:%lukB"
3029                         " slab_reclaimable:%lukB"
3030                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3031                         " kernel_stack:%lukB"
3032                         " pagetables:%lukB"
3033                         " unstable:%lukB"
3034                         " bounce:%lukB"
3035                         " free_cma:%lukB"
3036                         " writeback_tmp:%lukB"
3037                         " pages_scanned:%lu"
3038                         " all_unreclaimable? %s"
3039                         "\n",
3040                         zone->name,
3041                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3042                         K(min_wmark_pages(zone)),
3043                         K(low_wmark_pages(zone)),
3044                         K(high_wmark_pages(zone)),
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3049                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3050                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3051                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3052                         K(zone->present_pages),
3053                         K(zone->managed_pages),
3054                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3055                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3056                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3057                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3058                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3059                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3060                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3061                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3062                                 THREAD_SIZE / 1024,
3063                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3064                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3065                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3066                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3067                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3068                         zone->pages_scanned,
3069                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3070                         );
3071                 printk("lowmem_reserve[]:");
3072                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3073                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3074                 printk("\n");
3075         }
3076
3077         for_each_populated_zone(zone) {
3078                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3079                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3080
3081                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3082                         continue;
3083                 show_node(zone);
3084                 printk("%s: ", zone->name);
3085
3086                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3087                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3088                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3089                         int type;
3090
3091                         nr[order] = area->nr_free;
3092                         total += nr[order] << order;
3093
3094                         types[order] = 0;
3095                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3096                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3097                                         types[order] |= 1 << type;
3098                         }
3099                 }
3100                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3101                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3102                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3103                         if (nr[order])
3104                                 show_migration_types(types[order]);
3105                 }
3106                 printk("= %lukB\n", K(total));
3107         }
3108
3109         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3110
3111         show_swap_cache_info();
3112 }
3113
3114 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3115 {
3116         zoneref->zone = zone;
3117         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3118 }
3119
3120 /*
3121  * Builds allocation fallback zone lists.
3122  *
3123  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3124  */
3125 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3126                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3127 {
3128         struct zone *zone;
3129
3130         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3131         zone_type++;
3132
3133         do {
3134                 zone_type--;
3135                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3136                 if (populated_zone(zone)) {
3137                         zoneref_set_zone(zone,
3138                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3139                         check_highest_zone(zone_type);
3140                 }
3141
3142         } while (zone_type);
3143         return nr_zones;
3144 }
3145
3146
3147 /*
3148  *  zonelist_order:
3149  *  0 = automatic detection of better ordering.
3150  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3151  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3152  *
3153  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3154  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3155  */
3156 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3157 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3158 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3159
3160 /* zonelist order in the kernel.
3161  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3162  */
3163 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3164 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3165
3166
3167 #ifdef CONFIG_NUMA
3168 /* The value user specified ....changed by config */
3169 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3170 /* string for sysctl */
3171 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3172 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3173
3174 /*
3175  * interface for configure zonelist ordering.
3176  * command line option "numa_zonelist_order"
3177  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3178  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3179  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3180  */
3181
3182 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3183 {
3184         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3185                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3186         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3187                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3188         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3189                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3190         } else {
3191                 printk(KERN_WARNING
3192                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3193                         "%s\n", s);
3194                 return -EINVAL;
3195         }
3196         return 0;
3197 }
3198
3199 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3200 {
3201         int ret;
3202
3203         if (!s)
3204                 return 0;
3205
3206         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3207         if (ret == 0)
3208                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3209
3210         return ret;
3211 }
3212 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3213
3214 /*
3215  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3216  */
3217 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3218                 void __user *buffer, size_t *length,
3219                 loff_t *ppos)
3220 {
3221         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3222         int ret;
3223         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3224
3225         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3226         if (write)
3227                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3228         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3229         if (ret)
3230                 goto out;
3231         if (write) {
3232                 int oldval = user_zonelist_order;
3233                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3234                         /*
3235                          * bogus value.  restore saved string
3236                          */
3237                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3238                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3239                         user_zonelist_order = oldval;
3240                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3241                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3242                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3243                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3244                 }
3245         }
3246 out:
3247         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3248         return ret;
3249 }
3250
3251
3252 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3253 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3254
3255 /**
3256  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3257  * @node: node whose fallback list we're appending
3258  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3259  *
3260  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3261  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3262  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3263  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3264  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3265  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3266  * on them otherwise.
3267  * It returns -1 if no node is found.
3268  */
3269 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3270 {
3271         int n, val;
3272         int min_val = INT_MAX;
3273         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3274         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3275
3276         /* Use the local node if we haven't already */
3277         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3278                 node_set(node, *used_node_mask);
3279                 return node;
3280         }
3281
3282         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3283
3284                 /* Don't want a node to appear more than once */
3285                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3286                         continue;
3287
3288                 /* Use the distance array to find the distance */
3289                 val = node_distance(node, n);
3290
3291                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3292                 val += (n < node);
3293
3294                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3295                 tmp = cpumask_of_node(n);
3296                 if (!cpumask_empty(tmp))
3297                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3298
3299                 /* Slight preference for less loaded node */
3300                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3301                 val += node_load[n];
3302
3303                 if (val < min_val) {
3304                         min_val = val;
3305                         best_node = n;
3306                 }
3307         }
3308
3309         if (best_node >= 0)
3310                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3311
3312         return best_node;
3313 }
3314
3315
3316 /*
3317  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3318  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3319  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3320  */
3321 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3322 {
3323         int j;
3324         struct zonelist *zonelist;
3325
3326         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3327         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3328                 ;
3329         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3330                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3331         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3332         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Build gfp_thisnode zonelists
3337  */
3338 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3339 {
3340         int j;
3341         struct zonelist *zonelist;
3342
3343         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3344         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3345         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3346         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3347 }
3348
3349 /*
3350  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3351  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3352  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3353  * may still exist in local DMA zone.
3354  */
3355 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3356
3357 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3358 {
3359         int pos, j, node;
3360         int zone_type;          /* needs to be signed */
3361         struct zone *z;
3362         struct zonelist *zonelist;
3363
3364         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3365         pos = 0;
3366         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3367                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3368                         node = node_order[j];
3369                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3370                         if (populated_zone(z)) {
3371                                 zoneref_set_zone(z,
3372                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3373                                 check_highest_zone(zone_type);
3374                         }
3375                 }
3376         }
3377         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3378         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3379 }
3380
3381 static int default_zonelist_order(void)
3382 {
3383         int nid, zone_type;
3384         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3385         struct zone *z;
3386         int average_size;
3387         /*
3388          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3389          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3390          * into OOM very easily.
3391          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3392          */
3393         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3394         low_kmem_size = 0;
3395         total_size = 0;
3396         for_each_online_node(nid) {
3397                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3398                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3399                         if (populated_zone(z)) {
3400                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3401                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3402                                 total_size += z->present_pages;
3403                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3404                                 /*
3405                                  * If any node has only lowmem, then node order
3406                                  * is preferred to allow kernel allocations
3407                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3408                                  * on other nodes when there is an abundance of
3409                                  * lowmem available to allocate from.
3410                                  */
3411                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3412                         }
3413                 }
3414         }
3415         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3416             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3417                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3418         /*
3419          * look into each node's config.
3420          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3421          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3422          */
3423         average_size = total_size /
3424                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3425         for_each_online_node(nid) {
3426                 low_kmem_size = 0;
3427                 total_size = 0;
3428                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3429                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3430                         if (populated_zone(z)) {
3431                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3432                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3433                                 total_size += z->present_pages;
3434                         }
3435                 }
3436                 if (low_kmem_size &&
3437                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3438                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3439                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3440         }
3441         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3442 }
3443
3444 static void set_zonelist_order(void)
3445 {
3446         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3447                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3448         else
3449                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3450 }
3451
3452 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3453 {
3454         int j, node, load;
3455         enum zone_type i;
3456         nodemask_t used_mask;
3457         int local_node, prev_node;
3458         struct zonelist *zonelist;
3459         int order = current_zonelist_order;
3460
3461         /* initialize zonelists */
3462         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3463                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3464                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3465                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3466         }
3467
3468         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3469         local_node = pgdat->node_id;
3470         load = nr_online_nodes;
3471         prev_node = local_node;
3472         nodes_clear(used_mask);
3473
3474         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3475         j = 0;
3476
3477         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3478                 /*
3479                  * We don't want to pressure a particular node.
3480                  * So adding penalty to the first node in same
3481                  * distance group to make it round-robin.
3482                  */
3483                 if (node_distance(local_node, node) !=
3484                     node_distance(local_node, prev_node))
3485                         node_load[node] = load;
3486
3487                 prev_node = node;
3488                 load--;
3489                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3490                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3491                 else
3492                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3493         }
3494
3495         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3496                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3497                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3498         }
3499
3500         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3501 }
3502
3503 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3504 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3505 {
3506         struct zonelist *zonelist;
3507         struct zonelist_cache *zlc;
3508         struct zoneref *z;
3509
3510         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3511         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3512         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3513         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3514                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3515 }
3516
3517 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3518 /*
3519  * Return node id of node used for "local" allocations.
3520  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3521  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3522  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3523  */
3524 int local_memory_node(int node)
3525 {
3526         struct zone *zone;
3527
3528         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3529                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3530                                    NULL,
3531                                    &zone);
3532         return zone->node;
3533 }
3534 #endif
3535
3536 #else   /* CONFIG_NUMA */
3537
3538 static void set_zonelist_order(void)
3539 {
3540         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3541 }
3542
3543 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3544 {
3545         int node, local_node;
3546         enum zone_type j;
3547         struct zonelist *zonelist;
3548
3549         local_node = pgdat->node_id;
3550
3551         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3552         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3553
3554         /*
3555          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3556          * of all the other nodes.
3557          * We don't want to pressure a particular node, so when
3558          * building the zones for node N, we make sure that the
3559          * zones coming right after the local ones are those from
3560          * node N+1 (modulo N)
3561          */
3562         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3563                 if (!node_online(node))
3564                         continue;
3565                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3566                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3567         }
3568         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3569                 if (!node_online(node))
3570                         continue;
3571                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3572                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3573         }
3574
3575         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3576         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3577 }
3578
3579 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3580 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3581 {
3582         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3583 }
3584
3585 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3586
3587 /*
3588  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3589  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3590  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3591  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3592  * with interrupts disabled.
3593  *
3594  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3595  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3596  * hotplugged processors.
3597  *
3598  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3599  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3600  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3601  */
3602 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3603 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3604 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3605
3606 /*
3607  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3608  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3609  */
3610 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3611
3612 /* return values int ....just for stop_machine() */
3613 static int __build_all_zonelists(void *data)
3614 {
3615         int nid;
3616         int cpu;
3617         pg_data_t *self = data;
3618
3619 #ifdef CONFIG_NUMA
3620         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3621 #endif
3622
3623         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3624                 build_zonelists(self);
3625                 build_zonelist_cache(self);
3626         }
3627
3628         for_each_online_node(nid) {
3629                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3630
3631                 build_zonelists(pgdat);
3632                 build_zonelist_cache(pgdat);
3633         }
3634
3635         /*
3636          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3637          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3638          * each zone will be allocated later when the per cpu
3639          * allocator is available.
3640          *
3641          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3642          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3643          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3644          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3645          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3646          * (a chicken-egg dilemma).
3647          */
3648         for_each_possible_cpu(cpu) {
3649                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3650
3651 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3652                 /*
3653                  * We now know the "local memory node" for each node--
3654                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3655                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3656                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3657                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3658                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3659                  */
3660                 if (cpu_online(cpu))
3661                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3662 #endif
3663         }
3664
3665         return 0;
3666 }
3667
3668 /*
3669  * Called with zonelists_mutex held always
3670  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3671  */
3672 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3673 {
3674         set_zonelist_order();
3675
3676         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3677                 __build_all_zonelists(NULL);
3678                 mminit_verify_zonelist();
3679                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3680         } else {
3681                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3682                    of zonelist */
3683 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3684                 if (zone)
3685                         setup_zone_pageset(zone);
3686 #endif
3687                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3688                 /* cpuset refresh routine should be here */
3689         }
3690         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3691         /*
3692          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3693          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3694          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3695          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3696          * disabled and enable it later
3697          */
3698         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3699                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3700         else
3701                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3702
3703         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3704                 "Total pages: %ld\n",
3705                         nr_online_nodes,
3706                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3707                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3708                         vm_total_pages);
3709 #ifdef CONFIG_NUMA
3710         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3711 #endif
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3716  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3717  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3718  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3719  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3720  * conservative, even though it seems large.
3721  *
3722  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3723  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3724  */
3725 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3726
3727 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3728 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3729 {
3730         unsigned long size = 1;
3731
3732         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3733
3734         while (size < pages)
3735                 size <<= 1;
3736
3737         /*
3738          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3739          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3740          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3741          */
3742         size = min(size, 4096UL);
3743
3744         return max(size, 4UL);
3745 }
3746 #else
3747 /*
3748  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3749  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3750  *
3751  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3752  *
3753  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3754  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3755  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3756  *
3757  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3758  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3759  *
3760  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3761  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3762  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3763  */
3764 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3765 {
3766         return 4096UL;
3767 }
3768 #endif
3769
3770 /*
3771  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3772  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3773  * hash function before the remainder is taken.
3774  */
3775 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3776 {
3777         return ffz(~size);
3778 }
3779
3780 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3781
3782 /*
3783  * Check if a pageblock contains reserved pages
3784  */
3785 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3786 {
3787         unsigned long pfn;
3788
3789         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3790                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3791                         return 1;
3792         }
3793         return 0;
3794 }
3795
3796 /*
3797  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3798  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3799  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3800  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3801  * blocks as reclaim kicks in
3802  */
3803 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3804 {
3805         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3806         struct page *page;
3807         unsigned long block_migratetype;
3808         int reserve;
3809
3810         /*
3811          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3812          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3813          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3814          * the block.
3815          */
3816         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3817         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3818         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3819         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3820                                                         pageblock_order;
3821
3822         /*
3823          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3824          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3825          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3826          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3827          * future allocation of hugepages at runtime.
3828          */
3829         reserve = min(2, reserve);
3830
3831         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3832                 if (!pfn_valid(pfn))
3833                         continue;
3834                 page = pfn_to_page(pfn);
3835
3836                 /* Watch out for overlapping nodes */
3837                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3838                         continue;
3839
3840                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3841
3842                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3843                 if (reserve > 0) {
3844                         /*
3845                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3846                          * them.
3847                          */
3848                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3849                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3850                                 continue;
3851
3852                         /* If this block is reserved, account for it */
3853                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3854                                 reserve--;
3855                                 continue;
3856                         }
3857
3858                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3859                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3860                                 set_pageblock_migratetype(page,
3861                                                         MIGRATE_RESERVE);
3862                                 move_freepages_block(zone, page,
3863                                                         MIGRATE_RESERVE);
3864                                 reserve--;
3865                                 continue;
3866                         }
3867                 }
3868
3869                 /*
3870                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3871                  * take it back
3872                  */
3873                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3874                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3875                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3876                 }
3877         }
3878 }
3879
3880 /*
3881  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3882  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3883  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3884  */
3885 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3886                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3887 {
3888         struct page *page;
3889         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3890         unsigned long pfn;
3891         struct zone *z;
3892
3893         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3894                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3895
3896         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3897         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3898                 /*
3899                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3900                  * handed to this function.  They do not
3901                  * exist on hotplugged memory.
3902                  */
3903                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3904                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3905                                 continue;
3906                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3907                                 continue;
3908                 }
3909                 page = pfn_to_page(pfn);
3910                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3911                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3912                 init_page_count(page);
3913                 page_mapcount_reset(page);
3914                 page_nid_reset_last(page);
3915                 SetPageReserved(page);
3916                 /*
3917                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3918                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3919                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3920                  * the address space during boot when many long-lived
3921                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3922                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3923                  * setup_zone_migrate_reserve()
3924                  *
3925                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3926                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3927                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3928                  * pfn out of zone.
3929                  */
3930                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3931                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3932                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3933                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3934
3935                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3936 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3937                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3938                 if (!is_highmem_idx(zone))
3939                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3940 #endif
3941         }
3942 }
3943
3944 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3945 {
3946         int order, t;
3947         for_each_migratetype_order(order, t) {
3948                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3949                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3950         }
3951 }
3952
3953 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3954 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3955         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3956 #endif
3957
3958 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3959 {
3960 #ifdef CONFIG_MMU
3961         int batch;
3962
3963         /*
3964          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3965          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3966          *
3967          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3968          */
3969         batch = zone->managed_pages / 1024;
3970         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3971                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3972         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3973         if (batch < 1)
3974                 batch = 1;
3975
3976         /*
3977          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3978          * of 2 value was found to be more likely to have
3979          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3980          *
3981          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3982          * batches of pages, one task can end up with a lot
3983          * of pages of one half of the possible page colors
3984          * and the other with pages of the other colors.
3985          */
3986         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3987
3988         return batch;
3989
3990 #else
3991         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3992          * conditions.
3993          *
3994          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3995          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3996          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3997          *
3998          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3999          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4000          * can be a significant delay between the individual batches being
4001          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4002          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4003          */
4004         return 0;
4005 #endif
4006 }
4007
4008 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4009 {
4010         struct per_cpu_pages *pcp;
4011         int migratetype;
4012
4013         memset(p, 0, sizeof(*p));
4014
4015         pcp = &p->pcp;
4016         pcp->count = 0;
4017         pcp->high = 6 * batch;
4018         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4019         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4020                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4021 }
4022
4023 /*
4024  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4025  * to the value high for the pageset p.
4026  */
4027
4028 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4029                                 unsigned long high)
4030 {
4031         struct per_cpu_pages *pcp;
4032
4033         pcp = &p->pcp;
4034         pcp->high = high;
4035         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4036         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4037                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4038 }
4039
4040 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4041 {
4042         int cpu;
4043
4044         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4045
4046         for_each_possible_cpu(cpu) {
4047                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4048
4049                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4050
4051                 if (percpu_pagelist_fraction)
4052                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4053                                 (zone->managed_pages /
4054                                         percpu_pagelist_fraction));
4055         }
4056 }
4057
4058 /*
4059  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4060  * Before this call only boot pagesets were available.
4061  */
4062 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4063 {
4064         struct zone *zone;
4065
4066         for_each_populated_zone(zone)
4067                 setup_zone_pageset(zone);
4068 }
4069
4070 static noinline __init_refok
4071 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4072 {
4073         int i;
4074         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4075         size_t alloc_size;
4076
4077         /*
4078          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4079          * per zone.
4080          */
4081         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4082                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4083         zone->wait_table_bits =
4084                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4085         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4086                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4087
4088         if (!slab_is_available()) {
4089                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4090                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4091         } else {
4092                 /*
4093                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4094                  * via memory hot-add.
4095                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4096                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4097                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4098                  * node itself as well.
4099                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4100                  * necessary.
4101                  */
4102                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4103         }
4104         if (!zone->wait_table)
4105                 return -ENOMEM;
4106
4107         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4108                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4109
4110         return 0;
4111 }
4112
4113 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4114 {
4115         /*
4116          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4117          * relies on the ability of the linker to provide the
4118          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4119          */
4120         zone->pageset = &boot_pageset;
4121
4122         if (zone->present_pages)
4123                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4124                         zone->name, zone->present_pages,
4125                                          zone_batchsize(zone));
4126 }
4127
4128 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4129                                         unsigned long zone_start_pfn,
4130                                         unsigned long size,
4131                                         enum memmap_context context)
4132 {
4133         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4134         int ret;
4135         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4136         if (ret)
4137                 return ret;
4138         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4139
4140         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4141
4142         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4143                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4144                         pgdat->node_id,
4145                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4146                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4147
4148         zone_init_free_lists(zone);
4149
4150         return 0;
4151 }
4152
4153 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4154 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4155 /*
4156  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4157  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4158  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4159  * alternative
4160  */
4161 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4162 {
4163         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4164         int i, nid;
4165
4166         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4167                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4168                         return nid;
4169         /* This is a memory hole */
4170         return -1;
4171 }
4172 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4173
4174 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4175 {
4176         int nid;
4177
4178         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4179         if (nid >= 0)
4180                 return nid;
4181         /* just returns 0 */
4182         return 0;
4183 }
4184
4185 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4186 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4187 {
4188         int nid;
4189
4190         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4191         if (nid >= 0 && nid != node)
4192                 return false;
4193         return true;
4194 }
4195 #endif
4196
4197 /**
4198  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4199  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4200  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4201  *
4202  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4203  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4204  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4205  */
4206 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4207 {
4208         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4209         int i, this_nid;
4210
4211         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4212                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4213                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4214
4215                 if (start_pfn < end_pfn)
4216                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4217                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4218                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4219         }
4220 }
4221
4222 /**
4223  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4224  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4225  *
4226  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4227  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4228  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4229  */
4230 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4231 {
4232         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4233         int i, this_nid;
4234
4235         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4236                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4237 }
4238
4239 /**
4240  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4241  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4242  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4243  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4244  *
4245  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4246  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4247  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4248  * PFNs will be 0.
4249  */
4250 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4251                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4252 {
4253         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4254         int i;
4255
4256         *start_pfn = -1UL;
4257         *end_pfn = 0;
4258
4259         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4260                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4261                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4262         }
4263
4264         if (*start_pfn == -1UL)
4265                 *start_pfn = 0;
4266 }
4267
4268 /*
4269  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4270  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4271  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4272  */
4273 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4274 {
4275         int zone_index;
4276         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4277                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4278                         continue;
4279
4280                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4281                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4282                         break;
4283         }
4284
4285         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4286         movable_zone = zone_index;
4287 }
4288
4289 /*
4290  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4291  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4292  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4293  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4294  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4295  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4296  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4297  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4298  */
4299 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4300                                         unsigned long zone_type,
4301                                         unsigned long node_start_pfn,
4302                                         unsigned long node_end_pfn,
4303                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4304                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4305 {
4306         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4307         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4308                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4309                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4310                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4311                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4312                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4313
4314                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4315                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4316                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4317                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4318
4319                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4320                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4321                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4322         }
4323 }
4324
4325 /*
4326  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4327  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4328  */
4329 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4330                                         unsigned long zone_type,
4331                                         unsigned long *ignored)
4332 {
4333         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4334         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4335
4336         /* Get the start and end of the node and zone */
4337         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4338         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4339         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4340         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4341                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4342                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4343
4344         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4345         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4346                 return 0;
4347
4348         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4349         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4350         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4351
4352         /* Return the spanned pages */
4353         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4354 }
4355
4356 /*
4357  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4358  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4359  */
4360 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4361                                 unsigned long range_start_pfn,
4362                                 unsigned long range_end_pfn)
4363 {
4364         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4365         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4366         int i;
4367
4368         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4369                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4370                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4371                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4372         }
4373         return nr_absent;
4374 }
4375
4376 /**
4377  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4378  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4379  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4380  *
4381  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4382  */
4383 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4384                                                         unsigned long end_pfn)
4385 {
4386         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4387 }
4388
4389 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4390 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4391                                         unsigned long zone_type,
4392                                         unsigned long *ignored)
4393 {
4394         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4395         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4396         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4397         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4398
4399         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4400         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4401         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4402
4403         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4404                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4405                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4406         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4407 }
4408
4409 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4410 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4411                                         unsigned long zone_type,
4412                                         unsigned long *zones_size)
4413 {
4414         return zones_size[zone_type];
4415 }
4416
4417 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4418                                                 unsigned long zone_type,
4419                                                 unsigned long *zholes_size)
4420 {
4421         if (!zholes_size)
4422                 return 0;
4423
4424         return zholes_size[zone_type];
4425 }
4426
4427 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4428
4429 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4430                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4431 {
4432         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4433         enum zone_type i;
4434
4435         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4436                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4437                                                                 zones_size);
4438         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4439
4440         realtotalpages = totalpages;
4441         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4442                 realtotalpages -=
4443                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4444                                                                 zholes_size);
4445         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4446         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4447                                                         realtotalpages);
4448 }
4449
4450 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4451 /*
4452  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4453  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4454  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4455  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4456  * bytes.
4457  */
4458 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4459 {
4460         unsigned long usemapsize;
4461
4462         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4463         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4464         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4465         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4466         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4467
4468         return usemapsize / 8;
4469 }
4470
4471 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4472                                 struct zone *zone,
4473                                 unsigned long zone_start_pfn,
4474                                 unsigned long zonesize)
4475 {
4476         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4477         zone->pageblock_flags = NULL;
4478         if (usemapsize)
4479                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4480                                                                    usemapsize);
4481 }
4482 #else
4483 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4484                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4485 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4486
4487 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4488
4489 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4490 void __init set_pageblock_order(void)
4491 {
4492         unsigned int order;
4493
4494         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4495         if (pageblock_order)
4496                 return;
4497
4498         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4499                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4500         else
4501                 order = MAX_ORDER - 1;
4502
4503         /*
4504          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4505          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4506          * powerpc.
4507          */
4508         pageblock_order = order;
4509 }
4510 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4511
4512 /*
4513  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4514  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4515  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4516  * the kernel config
4517  */
4518 void __init set_pageblock_order(void)
4519 {
4520 }
4521
4522 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4523
4524 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4525                                                    unsigned long present_pages)
4526 {
4527         unsigned long pages = spanned_pages;
4528
4529         /*
4530          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4531          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4532          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4533          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4534          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4535          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4536          */
4537         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4538             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4539                 pages = present_pages;
4540
4541         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4542 }
4543
4544 /*
4545  * Set up the zone data structures:
4546  *   - mark all pages reserved
4547  *   - mark all memory queues empty
4548  *   - clear the memory bitmaps
4549  *
4550  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4551  */
4552 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4553                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4554 {
4555         enum zone_type j;
4556         int nid = pgdat->node_id;
4557         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4558         int ret;
4559
4560         pgdat_resize_init(pgdat);
4561 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4562         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4563         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4564         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4565 #endif
4566         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4567         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4568         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4569
4570         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4571                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4572                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4573
4574                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4575                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4576                                                                 zholes_size);
4577
4578                 /*
4579                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4580                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4581                  * and per-cpu initialisations
4582                  */
4583                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4584                 if (freesize >= memmap_pages) {
4585                         freesize -= memmap_pages;
4586                         if (memmap_pages)
4587                                 printk(KERN_DEBUG
4588                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4589                                        zone_names[j], memmap_pages);
4590                 } else
4591                         printk(KERN_WARNING
4592                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4593                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4594
4595                 /* Account for reserved pages */
4596                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4597                         freesize -= dma_reserve;
4598                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4599                                         zone_names[0], dma_reserve);
4600                 }
4601
4602                 if (!is_highmem_idx(j))
4603                         nr_kernel_pages += freesize;
4604                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4605                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4606                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4607                 nr_all_pages += freesize;
4608
4609                 zone->spanned_pages = size;
4610                 zone->present_pages = realsize;
4611                 /*
4612                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4613                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4614                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4615                  */
4616                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4617 #ifdef CONFIG_NUMA
4618                 zone->node = nid;
4619                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4620                                                 / 100;
4621                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4622 #endif
4623                 zone->name = zone_names[j];
4624                 spin_lock_init(&zone->lock);
4625                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4626                 zone_seqlock_init(zone);
4627                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4628
4629                 zone_pcp_init(zone);
4630                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4631                 if (!size)
4632                         continue;
4633
4634                 set_pageblock_order();
4635                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4636                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4637                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4638                 BUG_ON(ret);
4639                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4640                 zone_start_pfn += size;
4641         }
4642 }
4643
4644 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4645 {
4646         /* Skip empty nodes */
4647         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4648                 return;
4649
4650 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4651         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4652         if (!pgdat->node_mem_map) {
4653                 unsigned long size, start, end;
4654                 struct page *map;
4655
4656                 /*
4657                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4658                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4659                  * for the buddy allocator to function correctly.
4660                  */
4661                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4662                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4663                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4664                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4665                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4666                 if (!map)
4667                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4668                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4669         }
4670 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4671         /*
4672          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4673          */
4674         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4675                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4676 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4677                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4678                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4679 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4680         }
4681 #endif
4682 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4683 }
4684
4685 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4686                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4687 {
4688         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4689
4690         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4691         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4692
4693         pgdat->node_id = nid;
4694         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4695         init_zone_allows_reclaim(nid);
4696         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4697
4698         alloc_node_mem_map(pgdat);
4699 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4700         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4701                 nid, (unsigned long)pgdat,
4702                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4703 #endif
4704
4705         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4706 }
4707
4708 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4709
4710 #if MAX_NUMNODES > 1
4711 /*
4712  * Figure out the number of possible node ids.
4713  */
4714 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4715 {
4716         unsigned int node;
4717         unsigned int highest = 0;
4718
4719         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4720                 highest = node;
4721         nr_node_ids = highest + 1;
4722 }
4723 #else
4724 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4725 {
4726 }
4727 #endif
4728
4729 /**
4730  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4731  *
4732  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4733  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4734  * all the nodes.
4735  *
4736  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4737  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4738  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4739  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4740  *
4741  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4742  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4743  * populated node map.
4744  *
4745  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4746  * requirement (single node).
4747  */
4748 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4749 {
4750         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4751         unsigned long start, end, mask;
4752         int last_nid = -1;
4753         int i, nid;
4754
4755         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4756                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4757                         last_nid = nid;
4758                         last_end = end;
4759                         continue;
4760                 }
4761
4762                 /*
4763                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4764                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4765                  * too coarse to separate the current node from the last.
4766                  */
4767                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4768                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4769                         mask <<= 1;
4770
4771                 /* accumulate all internode masks */
4772                 accl_mask |= mask;
4773         }
4774
4775         /* convert mask to number of pages */
4776         return ~accl_mask + 1;
4777 }
4778
4779 /* Find the lowest pfn for a node */
4780 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4781 {
4782         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4783         unsigned long start_pfn;
4784         int i;
4785
4786         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4787                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4788
4789         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4790                 printk(KERN_WARNING
4791                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4792                 return 0;
4793         }
4794
4795         return min_pfn;
4796 }
4797
4798 /**
4799  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4800  *
4801  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4802  * add_active_range().
4803  */
4804 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4805 {
4806         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4807 }
4808
4809 /*
4810  * early_calculate_totalpages()
4811  * Sum pages in active regions for movable zone.
4812  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4813  */
4814 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4815 {
4816         unsigned long totalpages = 0;
4817         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4818         int i, nid;
4819
4820         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4821                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4822
4823                 totalpages += pages;
4824                 if (pages)
4825                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4826         }
4827         return totalpages;
4828 }
4829
4830 /*
4831  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4832  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4833  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4834  * others
4835  */
4836 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4837 {
4838         int i, nid;
4839         unsigned long usable_startpfn;
4840         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4841         /* save the state before borrow the nodemask */
4842         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4843         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4844         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4845
4846         /*
4847          * If movablecore was specified, calculate what size of
4848          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4849          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4850          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4851          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4852          * what movablecore would have allowed.
4853          */
4854         if (required_movablecore) {
4855                 unsigned long corepages;
4856
4857                 /*
4858                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4859                  * was requested by the user
4860                  */
4861                 required_movablecore =
4862                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4863                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4864
4865                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4866         }
4867
4868         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4869         if (!required_kernelcore)
4870                 goto out;
4871
4872         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4873         find_usable_zone_for_movable();
4874         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4875
4876 restart:
4877         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4878         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4879         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4880                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4881
4882                 /*
4883                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4884                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4885                  * amount of memory for the kernel
4886                  */
4887                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4888                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4889
4890                 /*
4891                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4892                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4893                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4894                  */
4895                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4896
4897                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4898                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4899                         unsigned long size_pages;
4900
4901                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4902                         if (start_pfn >= end_pfn)
4903                                 continue;
4904
4905                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4906                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4907                                 unsigned long kernel_pages;
4908                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4909                                                                 - start_pfn;
4910
4911                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4912                                                         kernelcore_remaining);
4913                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4914                                                         required_kernelcore);
4915
4916                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4917                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4918
4919                                         /*
4920                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4921                                          * that if we have to rebalance
4922                                          * kernelcore across nodes, we will
4923                                          * not double account here
4924                                          */
4925                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4926                                         continue;
4927                                 }
4928                                 start_pfn = usable_startpfn;
4929                         }
4930
4931                         /*
4932                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4933                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4934                          * number of pages used as kernelcore
4935                          */
4936                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4937                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4938                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4939                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4940
4941                         /*
4942                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4943                          * break if the kernelcore for this node has been
4944                          * satisified
4945                          */
4946                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4947                                                                 size_pages);
4948                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4949                         if (!kernelcore_remaining)
4950                                 break;
4951                 }
4952         }
4953
4954         /*
4955          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4956          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4957          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4958          * satisified
4959          */
4960         usable_nodes--;
4961         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4962                 goto restart;
4963
4964         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4965         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
4966                 zone_movable_pfn[nid] =
4967                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
4968
4969 out:
4970         /* restore the node_state */
4971         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
4972 }
4973
4974 /* Any regular or high memory on that node ? */
4975 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
4976 {
4977         enum zone_type zone_type;
4978
4979         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
4980                 return;
4981
4982         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
4983                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4984                 if (zone->present_pages) {
4985                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
4986                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
4987                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
4988                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
4989                         break;
4990                 }
4991         }
4992 }
4993
4994 /**
4995  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
4996  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
4997  *
4998  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
4999  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5000  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5001  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5002  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5003  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5004  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5005  * at arch_max_dma_pfn.
5006  */
5007 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5008 {
5009         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5010         int i, nid;
5011
5012         /* Record where the zone boundaries are */
5013         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5014                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5015         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5016                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5017         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5018         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5019         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5020                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5021                         continue;
5022                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5023                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5024                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5025                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5026         }
5027         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5028         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5029
5030         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5031         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5032         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5033
5034         /* Print out the zone ranges */
5035         printk("Zone ranges:\n");
5036         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5037                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5038                         continue;
5039                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5040                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5041                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5042                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5043                 else
5044                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5045                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5046                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5047                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5048         }
5049
5050         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5051         printk("Movable zone start for each node\n");
5052         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5053                 if (zone_movable_pfn[i])
5054                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5055                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5056         }
5057
5058         /* Print out the early node map */
5059         printk("Early memory node ranges\n");
5060         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5061                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5062                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5063
5064         /* Initialise every node */
5065         mminit_verify_pageflags_layout();
5066         setup_nr_node_ids();
5067         for_each_online_node(nid) {
5068                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5069                 free_area_init_node(nid, NULL,
5070                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5071
5072                 /* Any memory on that node */
5073                 if (pgdat->node_present_pages)
5074                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5075                 check_for_memory(pgdat, nid);
5076         }
5077 }
5078
5079 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5080 {
5081         unsigned long long coremem;
5082         if (!p)
5083                 return -EINVAL;
5084
5085         coremem = memparse(p, &p);
5086         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5087
5088         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5089         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5090
5091         return 0;
5092 }
5093
5094 /*
5095  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5096  * cannot be reclaimed or migrated.
5097  */
5098 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5099 {
5100         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5101 }
5102
5103 /*
5104  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5105  * can be reclaimed or migrated.
5106  */
5107 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5108 {
5109         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5110 }
5111
5112 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5113 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5114
5115 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5116
5117 /**
5118  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5119  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5120  *
5121  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5122  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5123  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5124  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5125  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5126  * smaller per-cpu batchsize.
5127  */
5128 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5129 {
5130         dma_reserve = new_dma_reserve;
5131 }
5132
5133 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5134 {
5135         free_area_init_node(0, zones_size,
5136                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5137 }
5138
5139 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5140                                  unsigned long action, void *hcpu)
5141 {
5142         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5143
5144         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5145                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5146                 drain_pages(cpu);
5147
5148                 /*
5149                  * Spill the event counters of the dead processor
5150                  * into the current processors event counters.
5151                  * This artificially elevates the count of the current
5152                  * processor.
5153                  */
5154                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5155
5156                 /*
5157                  * Zero the differential counters of the dead processor
5158                  * so that the vm statistics are consistent.
5159                  *
5160                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5161                  * race with what we are doing.
5162                  */
5163                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5164         }
5165         return NOTIFY_OK;
5166 }
5167
5168 void __init page_alloc_init(void)
5169 {
5170         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5171 }
5172
5173 /*
5174  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5175  *      or min_free_kbytes changes.
5176  */
5177 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5178 {
5179         struct pglist_data *pgdat;
5180         unsigned long reserve_pages = 0;
5181         enum zone_type i, j;
5182
5183         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5184                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5185                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5186                         unsigned long max = 0;
5187
5188                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5189                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5190                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5191                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5192                         }
5193
5194                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5195                         max += high_wmark_pages(zone);
5196
5197                         if (max > zone->managed_pages)
5198                                 max = zone->managed_pages;
5199                         reserve_pages += max;
5200                         /*
5201                          * Lowmem reserves are not available to
5202                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5203                          * kswapd tries to balance zones to their high
5204                          * watermark.  As a result, neither should be
5205                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5206                          * situation where reclaim has to clean pages
5207                          * in order to balance the zones.
5208                          */
5209                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5210                 }
5211         }
5212         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5213         totalreserve_pages = reserve_pages;
5214 }
5215
5216 /*
5217  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5218  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5219  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5220  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5221  */
5222 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5223 {
5224         struct pglist_data *pgdat;
5225         enum zone_type j, idx;
5226
5227         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5228                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5229                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5230                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5231
5232                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5233
5234                         idx = j;
5235                         while (idx) {
5236                                 struct zone *lower_zone;
5237
5238                                 idx--;
5239
5240                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5241                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5242
5243                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5244                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5245                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5246                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5247                         }
5248                 }
5249         }
5250
5251         /* update totalreserve_pages */
5252         calculate_totalreserve_pages();
5253 }
5254
5255 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5256 {
5257         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5258         unsigned long lowmem_pages = 0;
5259         struct zone *zone;
5260         unsigned long flags;
5261
5262         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5263         for_each_zone(zone) {
5264                 if (!is_highmem(zone))
5265                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5266         }
5267
5268         for_each_zone(zone) {
5269                 u64 tmp;
5270
5271                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5272                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5273                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5274                 if (is_highmem(zone)) {
5275                         /*
5276                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5277                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5278                          * value here.
5279                          *
5280                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5281                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5282                          * not be capped for highmem.
5283                          */
5284                         unsigned long min_pages;
5285
5286                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5287                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5288                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5289                 } else {
5290                         /*
5291                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5292                          * proportionate to the zone's size.
5293                          */
5294                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5295                 }
5296
5297                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5298                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5299
5300                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5301                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5302         }
5303
5304         /* update totalreserve_pages */
5305         calculate_totalreserve_pages();
5306 }
5307
5308 /**
5309  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5310  * or when memory is hot-{added|removed}
5311  *
5312  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5313  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5314  */
5315 void setup_per_zone_wmarks(void)
5316 {
5317         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5318         __setup_per_zone_wmarks();
5319         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5320 }
5321
5322 /*
5323  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5324  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5325  * to be referenced again before it is swapped out.
5326  *
5327  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5328  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5329  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5330  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5331  *
5332  * total     target    max
5333  * memory    ratio     inactive anon
5334  * -------------------------------------
5335  *   10MB       1         5MB
5336  *  100MB       1        50MB
5337  *    1GB       3       250MB
5338  *   10GB      10       0.9GB
5339  *  100GB      31         3GB
5340  *    1TB     101        10GB
5341  *   10TB     320        32GB
5342  */
5343 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5344 {
5345         unsigned int gb, ratio;
5346
5347         /* Zone size in gigabytes */
5348         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5349         if (gb)
5350                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5351         else
5352                 ratio = 1;
5353
5354         zone->inactive_ratio = ratio;
5355 }
5356
5357 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5358 {
5359         struct zone *zone;
5360
5361         for_each_zone(zone)
5362                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5363 }
5364
5365 /*
5366  * Initialise min_free_kbytes.
5367  *
5368  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5369  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5370  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5371  *
5372  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5373  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5374  *
5375  * which yields
5376  *
5377  * 16MB:        512k
5378  * 32MB:        724k
5379  * 64MB:        1024k
5380  * 128MB:       1448k
5381  * 256MB:       2048k
5382  * 512MB:       2896k
5383  * 1024MB:      4096k
5384  * 2048MB:      5792k
5385  * 4096MB:      8192k
5386  * 8192MB:      11584k
5387  * 16384MB:     16384k
5388  */
5389 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5390 {
5391         unsigned long lowmem_kbytes;
5392
5393         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5394
5395         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5396         if (min_free_kbytes < 128)
5397                 min_free_kbytes = 128;
5398         if (min_free_kbytes > 65536)
5399                 min_free_kbytes = 65536;
5400         setup_per_zone_wmarks();
5401         refresh_zone_stat_thresholds();
5402         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5403         setup_per_zone_inactive_ratio();
5404         return 0;
5405 }
5406 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5407
5408 /*
5409  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5410  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5411  *      changes.
5412  */
5413 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5414         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5415 {
5416         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5417         if (write)
5418                 setup_per_zone_wmarks();
5419         return 0;
5420 }
5421
5422 #ifdef CONFIG_NUMA
5423 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5424         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5425 {
5426         struct zone *zone;
5427         int rc;
5428
5429         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5430         if (rc)
5431                 return rc;
5432
5433         for_each_zone(zone)
5434                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5435                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5436         return 0;
5437 }
5438
5439 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5440         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5441 {
5442         struct zone *zone;
5443         int rc;
5444
5445         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5446         if (rc)
5447                 return rc;
5448
5449         for_each_zone(zone)
5450                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5451                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5452         return 0;
5453 }
5454 #endif
5455
5456 /*
5457  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5458  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5459  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5460  *
5461  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5462  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5463  * if in function of the boot time zone sizes.
5464  */
5465 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5466         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5467 {
5468         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5469         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5470         return 0;
5471 }
5472
5473 /*
5474  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5475  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5476  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5477  */
5478
5479 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5480         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5481 {
5482         struct zone *zone;
5483         unsigned int cpu;
5484         int ret;
5485
5486         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5487         if (!write || (ret < 0))
5488                 return ret;
5489         for_each_populated_zone(zone) {
5490                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5491                         unsigned long  high;
5492                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5493                         setup_pagelist_highmark(
5494                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5495                 }
5496         }
5497         return 0;
5498 }
5499
5500 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5501
5502 #ifdef CONFIG_NUMA
5503 static int __init set_hashdist(char *str)
5504 {
5505         if (!str)
5506                 return 0;
5507         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5508         return 1;
5509 }
5510 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5511 #endif
5512
5513 /*
5514  * allocate a large system hash table from bootmem
5515  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5516  *   quantity of entries
5517  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5518  */
5519 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5520                                      unsigned long bucketsize,
5521                                      unsigned long numentries,
5522                                      int scale,
5523                                      int flags,
5524                                      unsigned int *_hash_shift,
5525                                      unsigned int *_hash_mask,
5526                                      unsigned long low_limit,
5527                                      unsigned long high_limit)
5528 {
5529         unsigned long long max = high_limit;
5530         unsigned long log2qty, size;
5531         void *table = NULL;
5532
5533         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5534         if (!numentries) {
5535                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5536                 numentries = nr_kernel_pages;
5537                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5538                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5539                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5540
5541                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5542                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5543                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5544                 else
5545                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5546
5547                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5548                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5549                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5550                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5551                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5552                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5553                                 BUG_ON(!numentries);
5554                         }
5555                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5556                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5557         }
5558         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5559
5560         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5561         if (max == 0) {
5562                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5563                 do_div(max, bucketsize);
5564         }
5565         max = min(max, 0x80000000ULL);
5566
5567         if (numentries < low_limit)
5568                 numentries = low_limit;
5569         if (numentries > max)
5570                 numentries = max;
5571
5572         log2qty = ilog2(numentries);
5573
5574         do {
5575                 size = bucketsize << log2qty;
5576                 if (flags & HASH_EARLY)
5577                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5578                 else if (hashdist)
5579                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5580                 else {
5581                         /*
5582                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5583                          * some pages at the end of hash table which
5584                          * alloc_pages_exact() automatically does
5585                          */
5586                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5587                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5588                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5589                         }
5590                 }
5591         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5592
5593         if (!table)
5594                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5595
5596         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5597                tablename,
5598                (1UL << log2qty),
5599                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5600                size);
5601
5602         if (_hash_shift)
5603                 *_hash_shift = log2qty;
5604         if (_hash_mask)
5605                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5606
5607         return table;
5608 }
5609
5610 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5611 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5612                                                         unsigned long pfn)
5613 {
5614 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5615         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5616 #else
5617         return zone->pageblock_flags;
5618 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5619 }
5620
5621 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5622 {
5623 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5624         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5625         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5626 #else
5627         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5628         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5629 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5630 }
5631
5632 /**
5633  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5634  * @page: The page within the block of interest
5635  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5636  * @end_bitidx: The last bit of interest
5637  * returns pageblock_bits flags
5638  */
5639 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5640                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5641 {
5642         struct zone *zone;
5643         unsigned long *bitmap;
5644         unsigned long pfn, bitidx;
5645         unsigned long flags = 0;
5646         unsigned long value = 1;
5647
5648         zone = page_zone(page);
5649         pfn = page_to_pfn(page);
5650         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5651         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5652
5653         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5654                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5655                         flags |= value;
5656
5657         return flags;
5658 }
5659
5660 /**
5661  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5662  * @page: The page within the block of interest
5663  * @start_bitidx: The first bit of interest
5664  * @end_bitidx: The last bit of interest
5665  * @flags: The flags to set
5666  */
5667 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5668                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5669 {
5670         struct zone *zone;
5671         unsigned long *bitmap;
5672         unsigned long pfn, bitidx;
5673         unsigned long value = 1;
5674
5675         zone = page_zone(page);
5676         pfn = page_to_pfn(page);
5677         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5678         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5679         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5680
5681         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5682                 if (flags & value)
5683                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5684                 else
5685                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5686 }
5687
5688 /*
5689  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5690  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5691  *
5692  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5693  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5694  * expect this function should be exact.
5695  */
5696 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5697                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5698 {
5699         unsigned long pfn, iter, found;
5700         int mt;
5701
5702         /*
5703          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5704          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5705          */
5706         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5707                 return false;
5708         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5709         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5710                 return false;
5711
5712         pfn = page_to_pfn(page);
5713         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5714                 unsigned long check = pfn + iter;
5715
5716                 if (!pfn_valid_within(check))
5717                         continue;
5718
5719                 page = pfn_to_page(check);
5720                 /*
5721                  * We can't use page_count without pin a page
5722                  * because another CPU can free compound page.
5723                  * This check already skips compound tails of THP
5724                  * because their page->_count is zero at all time.
5725                  */
5726                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5727                         if (PageBuddy(page))
5728                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5729                         continue;
5730                 }
5731
5732                 /*
5733                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5734                  * page_count() is not 0.
5735                  */
5736                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5737                         continue;
5738
5739                 if (!PageLRU(page))
5740                         found++;
5741                 /*
5742                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5743                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5744                  * and it still to be fixed.
5745                  */
5746                 /*
5747                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5748                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5749                  *
5750                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5751                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5752                  * page at boot.
5753                  */
5754                 if (found > count)
5755                         return true;
5756         }
5757         return false;
5758 }
5759
5760 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5761 {
5762         struct zone *zone;
5763         unsigned long pfn;
5764
5765         /*
5766          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5767          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5768          * the zone but still within the section.
5769          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5770          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5771          */
5772         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5773                 return false;
5774
5775         zone = page_zone(page);
5776         pfn = page_to_pfn(page);
5777         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5778                 return false;
5779
5780         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5781 }
5782
5783 #ifdef CONFIG_CMA
5784
5785 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5786 {
5787         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5788                              pageblock_nr_pages) - 1);
5789 }
5790
5791 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5792 {
5793         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5794                                 pageblock_nr_pages));
5795 }
5796
5797 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5798 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5799                                         unsigned long start, unsigned long end)
5800 {
5801         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5802         unsigned long nr_reclaimed;
5803         unsigned long pfn = start;
5804         unsigned int tries = 0;
5805         int ret = 0;
5806
5807         migrate_prep();
5808
5809         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5810                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5811                         ret = -EINTR;
5812                         break;
5813                 }
5814
5815                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5816                         cc->nr_migratepages = 0;
5817                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5818                                                          pfn, end, true);
5819                         if (!pfn) {
5820                                 ret = -EINTR;
5821                                 break;
5822                         }
5823                         tries = 0;
5824                 } else if (++tries == 5) {
5825                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5826                         break;
5827                 }
5828
5829                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5830                                                         &cc->migratepages);
5831                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5832
5833                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5834                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5835         }
5836         if (ret < 0) {
5837                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5838                 return ret;
5839         }
5840         return 0;
5841 }
5842
5843 /**
5844  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5845  * @start:      start PFN to allocate
5846  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5847  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5848  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5849  *                      in range must have the same migratetype and it must
5850  *                      be either of the two.
5851  *
5852  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5853  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5854  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5855  * pages fall in.
5856  *
5857  * The PFN range must belong to a single zone.
5858  *
5859  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5860  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5861  * need to be freed with free_contig_range().
5862  */
5863 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5864                        unsigned migratetype)
5865 {
5866         unsigned long outer_start, outer_end;
5867         int ret = 0, order;
5868
5869         struct compact_control cc = {
5870                 .nr_migratepages = 0,
5871                 .order = -1,
5872                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5873                 .sync = true,
5874                 .ignore_skip_hint = true,
5875         };
5876         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5877
5878         /*
5879          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5880          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5881          * have different sizes, and due to the way page allocator
5882          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5883          * that page allocator won't try to merge buddies from
5884          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5885          * other migration type.
5886          *
5887          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5888          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5889          * we are interested in).  This will put all the pages in
5890          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5891          *
5892          * When this is done, we take the pages in range from page
5893          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5894          * page allocator will never consider using them.
5895          *
5896          * This lets us mark the pageblocks back as
5897          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5898          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5899          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5900          */
5901
5902         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5903                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5904                                        false);
5905         if (ret)
5906                 return ret;
5907
5908         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5909         if (ret)
5910                 goto done;
5911
5912         /*
5913          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5914          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5915          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5916          * What we are going to do is to allocate all pages from
5917          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5918          *
5919          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5920          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5921          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5922          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5923          * once this is done free the pages we are not interested in.
5924          *
5925          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5926          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5927          */
5928
5929         lru_add_drain_all();
5930         drain_all_pages();
5931
5932         order = 0;
5933         outer_start = start;
5934         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5935                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5936                         ret = -EBUSY;
5937                         goto done;
5938                 }
5939                 outer_start &= ~0UL << order;
5940         }
5941
5942         /* Make sure the range is really isolated. */
5943         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
5944                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
5945                        outer_start, end);
5946                 ret = -EBUSY;
5947                 goto done;
5948         }
5949
5950
5951         /* Grab isolated pages from freelists. */
5952         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
5953         if (!outer_end) {
5954                 ret = -EBUSY;
5955                 goto done;
5956         }
5957
5958         /* Free head and tail (if any) */
5959         if (start != outer_start)
5960                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
5961         if (end != outer_end)
5962                 free_contig_range(end, outer_end - end);
5963
5964 done:
5965         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5966                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
5967         return ret;
5968 }
5969
5970 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
5971 {
5972         unsigned int count = 0;
5973
5974         for (; nr_pages--; pfn++) {
5975                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5976
5977                 count += page_count(page) != 1;
5978                 __free_page(page);
5979         }
5980         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
5981 }
5982 #endif
5983
5984 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5985 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
5986 {
5987         struct zone *zone = data;
5988         int cpu;
5989         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
5990
5991         for_each_possible_cpu(cpu) {
5992                 struct per_cpu_pageset *pset;
5993                 struct per_cpu_pages *pcp;
5994
5995                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5996                 pcp = &pset->pcp;
5997
5998                 local_irq_save(flags);
5999                 if (pcp->count > 0)
6000                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6001                 drain_zonestat(zone, pset);
6002                 setup_pageset(pset, batch);
6003                 local_irq_restore(flags);
6004         }
6005         return 0;
6006 }
6007
6008 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6009 {
6010         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6011 }
6012 #endif
6013
6014 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6015 {
6016         unsigned long flags;
6017         int cpu;
6018         struct per_cpu_pageset *pset;
6019
6020         /* avoid races with drain_pages()  */
6021         local_irq_save(flags);
6022         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6023                 for_each_online_cpu(cpu) {
6024                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6025                         drain_zonestat(zone, pset);
6026                 }
6027                 free_percpu(zone->pageset);
6028                 zone->pageset = &boot_pageset;
6029         }
6030         local_irq_restore(flags);
6031 }
6032
6033 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6034 /*
6035  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6036  */
6037 void
6038 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6039 {
6040         struct page *page;
6041         struct zone *zone;
6042         int order, i;
6043         unsigned long pfn;
6044         unsigned long flags;
6045         /* find the first valid pfn */
6046         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6047                 if (pfn_valid(pfn))
6048                         break;
6049         if (pfn == end_pfn)
6050                 return;
6051         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6052         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6053         pfn = start_pfn;
6054         while (pfn < end_pfn) {
6055                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6056                         pfn++;
6057                         continue;
6058                 }
6059                 page = pfn_to_page(pfn);
6060                 /*
6061                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6062                  * page_count() is not 0.
6063                  */
6064                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6065                         pfn++;
6066                         SetPageReserved(page);
6067                         continue;
6068                 }
6069
6070                 BUG_ON(page_count(page));
6071                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6072                 order = page_order(page);
6073 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6074                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6075                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6076 #endif
6077                 list_del(&page->lru);
6078                 rmv_page_order(page);
6079                 zone->free_area[order].nr_free--;
6080                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6081                         SetPageReserved((page+i));
6082                 pfn += (1 << order);
6083         }
6084         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6085 }
6086 #endif
6087
6088 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6089 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6090 {
6091         struct zone *zone = page_zone(page);
6092         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6093         unsigned long flags;
6094         int order;
6095
6096         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6097         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6098                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6099
6100                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6101                         break;
6102         }
6103         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6104
6105         return order < MAX_ORDER;
6106 }
6107 #endif
6108
6109 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6110         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6111         {1UL << PG_error,               "error"         },
6112         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6113         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6114         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6115         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6116         {1UL << PG_active,              "active"        },
6117         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6118         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6119         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6120         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6121         {1UL << PG_private,             "private"       },
6122         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6123         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6124 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6125         {1UL << PG_head,                "head"          },
6126         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6127 #else
6128         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6129 #endif
6130         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6131         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6132         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6133         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6134         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6135 #ifdef CONFIG_MMU
6136         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6137 #endif
6138 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6139         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6140 #endif
6141 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6142         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6143 #endif
6144 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6145         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6146 #endif
6147 };
6148
6149 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6150 {
6151         const char *delim = "";
6152         unsigned long mask;
6153         int i;
6154
6155         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6156
6157         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6158
6159         /* remove zone id */
6160         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6161
6162         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6163
6164                 mask = pageflag_names[i].mask;
6165                 if ((flags & mask) != mask)
6166                         continue;
6167
6168                 flags &= ~mask;
6169                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6170                 delim = "|";
6171         }
6172
6173         /* check for left over flags */
6174         if (flags)
6175                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6176
6177         printk(")\n");
6178 }
6179
6180 void dump_page(struct page *page)
6181 {
6182         printk(KERN_ALERT
6183                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6184                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6185                 page->mapping, page->index);
6186         dump_page_flags(page->flags);
6187         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6188 }