mm: vmscan: fix do_try_to_free_pages() livelock
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237
238         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
493  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
494  *
495  * For recording page's order, we use page_private(page).
496  */
497 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
498                                                                 int order)
499 {
500         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
501                 return 0;
502
503         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
504                 return 0;
505
506         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
507                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
508                 return 1;
509         }
510
511         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
513                 return 1;
514         }
515         return 0;
516 }
517
518 /*
519  * Freeing function for a buddy system allocator.
520  *
521  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
522  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
523  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
524  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
525  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
526  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
527  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
528  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
529  * parts of the VM system.
530  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
531  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
532  * order is recorded in page_private(page) field.
533  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
534  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
535  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
536  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
537  * triggers coalescing into a block of larger size.
538  *
539  * -- nyc
540  */
541
542 static inline void __free_one_page(struct page *page,
543                 struct zone *zone, unsigned int order,
544                 int migratetype)
545 {
546         unsigned long page_idx;
547         unsigned long combined_idx;
548         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
549         struct page *buddy;
550
551         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
552
553         if (unlikely(PageCompound(page)))
554                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
555                         return;
556
557         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
558
559         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
560
561         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
562         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
563
564         while (order < MAX_ORDER-1) {
565                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
566                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
567                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
568                         break;
569                 /*
570                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
571                  * merge with it and move up one order.
572                  */
573                 if (page_is_guard(buddy)) {
574                         clear_page_guard_flag(buddy);
575                         set_page_private(page, 0);
576                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
577                                                   migratetype);
578                 } else {
579                         list_del(&buddy->lru);
580                         zone->free_area[order].nr_free--;
581                         rmv_page_order(buddy);
582                 }
583                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
584                 page = page + (combined_idx - page_idx);
585                 page_idx = combined_idx;
586                 order++;
587         }
588         set_page_order(page, order);
589
590         /*
591          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
592          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
593          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
594          * that is happening, add the free page to the tail of the list
595          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
596          * as a higher order page
597          */
598         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
599                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
600                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
601                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
602                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
603                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
604                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
605                         list_add_tail(&page->lru,
606                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
607                         goto out;
608                 }
609         }
610
611         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
612 out:
613         zone->free_area[order].nr_free++;
614 }
615
616 static inline int free_pages_check(struct page *page)
617 {
618         if (unlikely(page_mapcount(page) |
619                 (page->mapping != NULL)  |
620                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
621                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
622                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
623                 bad_page(page);
624                 return 1;
625         }
626         page_nid_reset_last(page);
627         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
628                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
629         return 0;
630 }
631
632 /*
633  * Frees a number of pages from the PCP lists
634  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
635  * count is the number of pages to free.
636  *
637  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
638  * see if this freeing clears that state.
639  *
640  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
641  * pinned" detection logic.
642  */
643 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
644                                         struct per_cpu_pages *pcp)
645 {
646         int migratetype = 0;
647         int batch_free = 0;
648         int to_free = count;
649
650         spin_lock(&zone->lock);
651         zone->pages_scanned = 0;
652
653         while (to_free) {
654                 struct page *page;
655                 struct list_head *list;
656
657                 /*
658                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
659                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
660                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
661                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
662                  * lists
663                  */
664                 do {
665                         batch_free++;
666                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
667                                 migratetype = 0;
668                         list = &pcp->lists[migratetype];
669                 } while (list_empty(list));
670
671                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
672                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
673                         batch_free = to_free;
674
675                 do {
676                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
677
678                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
679                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
680                         list_del(&page->lru);
681                         mt = get_freepage_migratetype(page);
682                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
683                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
684                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
685                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
686                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
687                                 if (is_migrate_cma(mt))
688                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
689                         }
690                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
691         }
692         spin_unlock(&zone->lock);
693 }
694
695 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
696                                 int migratetype)
697 {
698         spin_lock(&zone->lock);
699         zone->pages_scanned = 0;
700
701         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
702         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
703                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
704         spin_unlock(&zone->lock);
705 }
706
707 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
708 {
709         int i;
710         int bad = 0;
711
712         trace_mm_page_free(page, order);
713         kmemcheck_free_shadow(page, order);
714
715         if (PageAnon(page))
716                 page->mapping = NULL;
717         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
718                 bad += free_pages_check(page + i);
719         if (bad)
720                 return false;
721
722         if (!PageHighMem(page)) {
723                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
724                                            PAGE_SIZE << order);
725                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
726                                            PAGE_SIZE << order);
727         }
728         arch_free_page(page, order);
729         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
730
731         return true;
732 }
733
734 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
735 {
736         unsigned long flags;
737         int migratetype;
738
739         if (!free_pages_prepare(page, order))
740                 return;
741
742         local_irq_save(flags);
743         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
744         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
745         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
746         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
747         local_irq_restore(flags);
748 }
749
750 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
751 {
752         unsigned int nr_pages = 1 << order;
753         struct page *p = page;
754         unsigned int loop;
755
756         prefetchw(p);
757         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
758                 prefetchw(p + 1);
759                 __ClearPageReserved(p);
760                 set_page_count(p, 0);
761         }
762         __ClearPageReserved(p);
763         set_page_count(p, 0);
764
765         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
766         set_page_refcounted(page);
767         __free_pages(page, order);
768 }
769
770 #ifdef CONFIG_CMA
771 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
772 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
773 {
774         unsigned i = pageblock_nr_pages;
775         struct page *p = page;
776
777         do {
778                 __ClearPageReserved(p);
779                 set_page_count(p, 0);
780         } while (++p, --i);
781
782         set_page_refcounted(page);
783         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
784         __free_pages(page, pageblock_order);
785         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
786 }
787 #endif
788
789 /*
790  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
791  * Please do not alter this order without good reasons and regression
792  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
793  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
794  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
795  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
796  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
797  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
798  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
799  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
800  *
801  * -- nyc
802  */
803 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
804         int low, int high, struct free_area *area,
805         int migratetype)
806 {
807         unsigned long size = 1 << high;
808
809         while (high > low) {
810                 area--;
811                 high--;
812                 size >>= 1;
813                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
814
815 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
816                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
817                         /*
818                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
819                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
820                          * Corresponding page table entries will not be touched,
821                          * pages will stay not present in virtual address space
822                          */
823                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
824                         set_page_guard_flag(&page[size]);
825                         set_page_private(&page[size], high);
826                         /* Guard pages are not available for any usage */
827                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
828                                                   migratetype);
829                         continue;
830                 }
831 #endif
832                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
833                 area->nr_free++;
834                 set_page_order(&page[size], high);
835         }
836 }
837
838 /*
839  * This page is about to be returned from the page allocator
840  */
841 static inline int check_new_page(struct page *page)
842 {
843         if (unlikely(page_mapcount(page) |
844                 (page->mapping != NULL)  |
845                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
846                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
847                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
848                 bad_page(page);
849                 return 1;
850         }
851         return 0;
852 }
853
854 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
855 {
856         int i;
857
858         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
859                 struct page *p = page + i;
860                 if (unlikely(check_new_page(p)))
861                         return 1;
862         }
863
864         set_page_private(page, 0);
865         set_page_refcounted(page);
866
867         arch_alloc_page(page, order);
868         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
869
870         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
871                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
872
873         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
874                 prep_compound_page(page, order);
875
876         return 0;
877 }
878
879 /*
880  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
881  * the smallest available page from the freelists
882  */
883 static inline
884 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
885                                                 int migratetype)
886 {
887         unsigned int current_order;
888         struct free_area *area;
889         struct page *page;
890
891         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
892         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
893                 area = &(zone->free_area[current_order]);
894                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
895                         continue;
896
897                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
898                                                         struct page, lru);
899                 list_del(&page->lru);
900                 rmv_page_order(page);
901                 area->nr_free--;
902                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
903                 return page;
904         }
905
906         return NULL;
907 }
908
909
910 /*
911  * This array describes the order lists are fallen back to when
912  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
913  */
914 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
915         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
916         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
917 #ifdef CONFIG_CMA
918         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
920 #else
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
922 #endif
923         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
924 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
925         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #endif
927 };
928
929 /*
930  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
931  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
932  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
933  */
934 int move_freepages(struct zone *zone,
935                           struct page *start_page, struct page *end_page,
936                           int migratetype)
937 {
938         struct page *page;
939         unsigned long order;
940         int pages_moved = 0;
941
942 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
943         /*
944          * page_zone is not safe to call in this context when
945          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
946          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
947          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
948          * grouping pages by mobility
949          */
950         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
951 #endif
952
953         for (page = start_page; page <= end_page;) {
954                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
955                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
956
957                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
958                         page++;
959                         continue;
960                 }
961
962                 if (!PageBuddy(page)) {
963                         page++;
964                         continue;
965                 }
966
967                 order = page_order(page);
968                 list_move(&page->lru,
969                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 page += 1 << order;
972                 pages_moved += 1 << order;
973         }
974
975         return pages_moved;
976 }
977
978 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
979                                 int migratetype)
980 {
981         unsigned long start_pfn, end_pfn;
982         struct page *start_page, *end_page;
983
984         start_pfn = page_to_pfn(page);
985         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
986         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
987         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
988         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
989
990         /* Do not cross zone boundaries */
991         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
992                 start_page = page;
993         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
994                 return 0;
995
996         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
997 }
998
999 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1000                                         int start_order, int migratetype)
1001 {
1002         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1003
1004         while (nr_pageblocks--) {
1005                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1006                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1007         }
1008 }
1009
1010 /*
1011  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1012  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1013  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1014  *
1015  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1016  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1017  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1018  *
1019  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1020  * if it was unchanged).
1021  */
1022 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1023                                   int start_type, int fallback_type)
1024 {
1025         int current_order = page_order(page);
1026
1027         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1028                 return fallback_type;
1029
1030         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1031         if (current_order >= pageblock_order) {
1032                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1033                 return start_type;
1034         }
1035
1036         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1037             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1038             page_group_by_mobility_disabled) {
1039                 int pages;
1040
1041                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1042
1043                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1044                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1045                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1046
1047                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1048                         return start_type;
1049                 }
1050
1051         }
1052
1053         return fallback_type;
1054 }
1055
1056 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1057 static inline struct page *
1058 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1059 {
1060         struct free_area *area;
1061         int current_order;
1062         struct page *page;
1063         int migratetype, new_type, i;
1064
1065         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1066         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1067                                                 --current_order) {
1068                 for (i = 0;; i++) {
1069                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1070
1071                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1072                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1073                                 break;
1074
1075                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1076                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1077                                 continue;
1078
1079                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1080                                         struct page, lru);
1081                         area->nr_free--;
1082
1083                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1084                                                           start_migratetype,
1085                                                           migratetype);
1086
1087                         /* Remove the page from the freelists */
1088                         list_del(&page->lru);
1089                         rmv_page_order(page);
1090
1091                         /*
1092                          * Borrow the excess buddy pages as well, irrespective
1093                          * of whether we stole freepages, or took ownership of
1094                          * the pageblock or not.
1095                          *
1096                          * Exception: When borrowing from MIGRATE_CMA, release
1097                          * the excess buddy pages to CMA itself.
1098                          */
1099                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1100                                is_migrate_cma(migratetype)
1101                              ? migratetype : start_migratetype);
1102
1103                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order,
1104                                 current_order, start_migratetype, migratetype,
1105                                 new_type == start_migratetype);
1106
1107                         return page;
1108                 }
1109         }
1110
1111         return NULL;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1116  * Call me with the zone->lock already held.
1117  */
1118 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1119                                                 int migratetype)
1120 {
1121         struct page *page;
1122
1123 retry_reserve:
1124         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1125
1126         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1127                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1128
1129                 /*
1130                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1131                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1132                  * and we want just one call site
1133                  */
1134                 if (!page) {
1135                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1136                         goto retry_reserve;
1137                 }
1138         }
1139
1140         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1141         return page;
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1146  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1147  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1148  */
1149 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1150                         unsigned long count, struct list_head *list,
1151                         int migratetype, int cold)
1152 {
1153         int mt = migratetype, i;
1154
1155         spin_lock(&zone->lock);
1156         for (i = 0; i < count; ++i) {
1157                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1158                 if (unlikely(page == NULL))
1159                         break;
1160
1161                 /*
1162                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1163                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1164                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1165                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1166                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1167                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1168                  * properly.
1169                  */
1170                 if (likely(cold == 0))
1171                         list_add(&page->lru, list);
1172                 else
1173                         list_add_tail(&page->lru, list);
1174                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1175                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1176                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1177                                 mt = migratetype;
1178                 }
1179                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1180                 list = &page->lru;
1181                 if (is_migrate_cma(mt))
1182                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1183                                               -(1 << order));
1184         }
1185         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1186         spin_unlock(&zone->lock);
1187         return i;
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_NUMA
1191 /*
1192  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1193  * currently executing processor on remote nodes after they have
1194  * expired.
1195  *
1196  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1197  * a single processor.
1198  */
1199 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1200 {
1201         unsigned long flags;
1202         int to_drain;
1203         unsigned long batch;
1204
1205         local_irq_save(flags);
1206         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1207         if (pcp->count >= batch)
1208                 to_drain = batch;
1209         else
1210                 to_drain = pcp->count;
1211         if (to_drain > 0) {
1212                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1213                 pcp->count -= to_drain;
1214         }
1215         local_irq_restore(flags);
1216 }
1217 #endif
1218
1219 /*
1220  * Drain pages of the indicated processor.
1221  *
1222  * The processor must either be the current processor and the
1223  * thread pinned to the current processor or a processor that
1224  * is not online.
1225  */
1226 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1227 {
1228         unsigned long flags;
1229         struct zone *zone;
1230
1231         for_each_populated_zone(zone) {
1232                 struct per_cpu_pageset *pset;
1233                 struct per_cpu_pages *pcp;
1234
1235                 local_irq_save(flags);
1236                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1237
1238                 pcp = &pset->pcp;
1239                 if (pcp->count) {
1240                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1241                         pcp->count = 0;
1242                 }
1243                 local_irq_restore(flags);
1244         }
1245 }
1246
1247 /*
1248  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1249  */
1250 void drain_local_pages(void *arg)
1251 {
1252         drain_pages(smp_processor_id());
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1257  *
1258  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1259  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1260  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1261  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1262  * before the call to on_each_cpu_mask().
1263  */
1264 void drain_all_pages(void)
1265 {
1266         int cpu;
1267         struct per_cpu_pageset *pcp;
1268         struct zone *zone;
1269
1270         /*
1271          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1272          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1273          */
1274         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1275
1276         /*
1277          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1278          * as offline notification will cause the notified
1279          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1280          * disables preemption as part of its processing
1281          */
1282         for_each_online_cpu(cpu) {
1283                 bool has_pcps = false;
1284                 for_each_populated_zone(zone) {
1285                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1286                         if (pcp->pcp.count) {
1287                                 has_pcps = true;
1288                                 break;
1289                         }
1290                 }
1291                 if (has_pcps)
1292                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1293                 else
1294                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1295         }
1296         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1297 }
1298
1299 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1300
1301 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1302 {
1303         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1304         unsigned long flags;
1305         int order, t;
1306         struct list_head *curr;
1307
1308         if (zone_is_empty(zone))
1309                 return;
1310
1311         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1312
1313         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1314         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1315                 if (pfn_valid(pfn)) {
1316                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1317
1318                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1319                                 swsusp_unset_page_free(page);
1320                 }
1321
1322         for_each_migratetype_order(order, t) {
1323                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1324                         unsigned long i;
1325
1326                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1327                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1328                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1329                 }
1330         }
1331         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1332 }
1333 #endif /* CONFIG_PM */
1334
1335 /*
1336  * Free a 0-order page
1337  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1338  */
1339 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1340 {
1341         struct zone *zone = page_zone(page);
1342         struct per_cpu_pages *pcp;
1343         unsigned long flags;
1344         int migratetype;
1345
1346         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1347                 return;
1348
1349         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1350         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1351         local_irq_save(flags);
1352         __count_vm_event(PGFREE);
1353
1354         /*
1355          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1356          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1357          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1358          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1359          * excessively into the page allocator
1360          */
1361         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1362                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1363                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1364                         goto out;
1365                 }
1366                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1367         }
1368
1369         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1370         if (cold)
1371                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1372         else
1373                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1374         pcp->count++;
1375         if (pcp->count >= pcp->high) {
1376                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1377                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1378                 pcp->count -= batch;
1379         }
1380
1381 out:
1382         local_irq_restore(flags);
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Free a list of 0-order pages
1387  */
1388 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1389 {
1390         struct page *page, *next;
1391
1392         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1393                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1394                 free_hot_cold_page(page, cold);
1395         }
1396 }
1397
1398 /*
1399  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1400  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1401  * Each sub-page must be freed individually.
1402  *
1403  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1404  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1405  */
1406 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1407 {
1408         int i;
1409
1410         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1411         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1412
1413 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1414         /*
1415          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1416          * otherwise free the whole shadow.
1417          */
1418         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1419                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1420 #endif
1421
1422         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1423                 set_page_refcounted(page + i);
1424 }
1425 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1426
1427 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1428 {
1429         unsigned long watermark;
1430         struct zone *zone;
1431         int mt;
1432
1433         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1434
1435         zone = page_zone(page);
1436         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1437
1438         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1439                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1440                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1441                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1442                         return 0;
1443
1444                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1445         }
1446
1447         /* Remove page from free list */
1448         list_del(&page->lru);
1449         zone->free_area[order].nr_free--;
1450         rmv_page_order(page);
1451
1452         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1453         if (order >= pageblock_order - 1) {
1454                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1455                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1456                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1457                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1458                                 set_pageblock_migratetype(page,
1459                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1460                 }
1461         }
1462
1463         return 1UL << order;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1468  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1469  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1470  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1471  * are enabled.
1472  *
1473  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1474  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1475  */
1476 int split_free_page(struct page *page)
1477 {
1478         unsigned int order;
1479         int nr_pages;
1480
1481         order = page_order(page);
1482
1483         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1484         if (!nr_pages)
1485                 return 0;
1486
1487         /* Split into individual pages */
1488         set_page_refcounted(page);
1489         split_page(page, order);
1490         return nr_pages;
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1495  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1496  * or two.
1497  */
1498 static inline
1499 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1500                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1501                         int migratetype)
1502 {
1503         unsigned long flags;
1504         struct page *page;
1505         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1506
1507 again:
1508         if (likely(order == 0)) {
1509                 struct per_cpu_pages *pcp;
1510                 struct list_head *list;
1511
1512                 local_irq_save(flags);
1513                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1514                 list = &pcp->lists[migratetype];
1515                 if (list_empty(list)) {
1516                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1517                                         pcp->batch, list,
1518                                         migratetype, cold);
1519                         if (unlikely(list_empty(list)))
1520                                 goto failed;
1521                 }
1522
1523                 if (cold)
1524                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1525                 else
1526                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1527
1528                 list_del(&page->lru);
1529                 pcp->count--;
1530         } else {
1531                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1532                         /*
1533                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1534                          *
1535                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1536                          * properly detect and handle allocation failures.
1537                          *
1538                          * We most definitely don't want callers attempting to
1539                          * allocate greater than order-1 page units with
1540                          * __GFP_NOFAIL.
1541                          */
1542                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1543                 }
1544                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1545                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1546                 spin_unlock(&zone->lock);
1547                 if (!page)
1548                         goto failed;
1549                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1550                                           get_pageblock_migratetype(page));
1551         }
1552
1553         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1554         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1555         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1556         local_irq_restore(flags);
1557
1558         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1559         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1560                 goto again;
1561         return page;
1562
1563 failed:
1564         local_irq_restore(flags);
1565         return NULL;
1566 }
1567
1568 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1569
1570 static struct {
1571         struct fault_attr attr;
1572
1573         u32 ignore_gfp_highmem;
1574         u32 ignore_gfp_wait;
1575         u32 min_order;
1576 } fail_page_alloc = {
1577         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1578         .ignore_gfp_wait = 1,
1579         .ignore_gfp_highmem = 1,
1580         .min_order = 1,
1581 };
1582
1583 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1584 {
1585         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1586 }
1587 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1588
1589 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1590 {
1591         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1592                 return false;
1593         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1594                 return false;
1595         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1596                 return false;
1597         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1598                 return false;
1599
1600         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1601 }
1602
1603 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1604
1605 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1606 {
1607         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1608         struct dentry *dir;
1609
1610         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1611                                         &fail_page_alloc.attr);
1612         if (IS_ERR(dir))
1613                 return PTR_ERR(dir);
1614
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1620                 goto fail;
1621         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1622                                 &fail_page_alloc.min_order))
1623                 goto fail;
1624
1625         return 0;
1626 fail:
1627         debugfs_remove_recursive(dir);
1628
1629         return -ENOMEM;
1630 }
1631
1632 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1633
1634 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1635
1636 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1637
1638 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1639 {
1640         return false;
1641 }
1642
1643 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1644
1645 /*
1646  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1647  * of the allocation.
1648  */
1649 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1650                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1651 {
1652         /* free_pages my go negative - that's OK */
1653         long min = mark;
1654         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1655         int o;
1656         long free_cma = 0;
1657
1658         free_pages -= (1 << order) - 1;
1659         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1660                 min -= min / 2;
1661         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1662                 min -= min / 4;
1663 #ifdef CONFIG_CMA
1664         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1665         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1666                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1667 #endif
1668
1669         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1670                 return false;
1671         for (o = 0; o < order; o++) {
1672                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1673                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1674
1675                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1676                 min >>= 1;
1677
1678                 if (free_pages <= min)
1679                         return false;
1680         }
1681         return true;
1682 }
1683
1684 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1685                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1686 {
1687         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1688                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1689 }
1690
1691 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1692                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1693 {
1694         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1697                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1698
1699         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1700                                                                 free_pages);
1701 }
1702
1703 #ifdef CONFIG_NUMA
1704 /*
1705  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1706  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1707  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1708  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1709  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1710  *
1711  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1712  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1713  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1714  *
1715  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1716  * nothing and returns NULL.
1717  *
1718  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1719  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1720  *
1721  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1722  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1723  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1724  * quickly as we can.
1725  */
1726 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1727 {
1728         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1729         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1730
1731         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1732         if (!zlc)
1733                 return NULL;
1734
1735         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1736                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1737                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1738         }
1739
1740         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1741                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1742                                         &node_states[N_MEMORY];
1743         return allowednodes;
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1748  * if it is worth looking at further for free memory:
1749  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1750  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1751  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1752  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1753  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1754  * else return false (zero) if it is not.
1755  *
1756  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1757  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1758  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1759  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1760  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1761  * into the second scan of the zonelist.
1762  *
1763  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1764  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1765  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1766  * unturned looking for a free page.
1767  */
1768 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1769                                                 nodemask_t *allowednodes)
1770 {
1771         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1772         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1773         int n;                          /* node that zone *z is on */
1774
1775         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1776         if (!zlc)
1777                 return 1;
1778
1779         i = z - zonelist->_zonerefs;
1780         n = zlc->z_to_n[i];
1781
1782         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1783         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1788  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1789  * from that zone don't waste time re-examining it.
1790  */
1791 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1792 {
1793         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1794         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1795
1796         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1797         if (!zlc)
1798                 return;
1799
1800         i = z - zonelist->_zonerefs;
1801
1802         set_bit(i, zlc->fullzones);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1807  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1808  */
1809 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1810 {
1811         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1812
1813         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1814         if (!zlc)
1815                 return;
1816
1817         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1818 }
1819
1820 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1821 {
1822         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1823 }
1824
1825 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1826 {
1827         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1828 }
1829
1830 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1831 {
1832         int i;
1833
1834         for_each_online_node(i)
1835                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1836                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1837                 else
1838                         zone_reclaim_mode = 1;
1839 }
1840
1841 #else   /* CONFIG_NUMA */
1842
1843 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1844 {
1845         return NULL;
1846 }
1847
1848 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1849                                 nodemask_t *allowednodes)
1850 {
1851         return 1;
1852 }
1853
1854 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1855 {
1856 }
1857
1858 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1859 {
1860 }
1861
1862 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1863 {
1864         return true;
1865 }
1866
1867 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1868 {
1869         return true;
1870 }
1871
1872 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1873 {
1874 }
1875 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1876
1877 /*
1878  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1879  * a page.
1880  */
1881 static struct page *
1882 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1883                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1884                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1885 {
1886         struct zoneref *z;
1887         struct page *page = NULL;
1888         int classzone_idx;
1889         struct zone *zone;
1890         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1891         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1892         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1893
1894         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1895 zonelist_scan:
1896         /*
1897          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1898          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1899          */
1900         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1901                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1902                 unsigned long mark;
1903
1904                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1905                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1906                                 continue;
1907                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1908                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1909                                 continue;
1910                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1911                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1912                         goto try_this_zone;
1913                 /*
1914                  * Distribute pages in proportion to the individual
1915                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1916                  * page was allocated in should have no effect on the
1917                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1918                  *
1919                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1920                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1921                  * slowpath is entered, which will do another pass
1922                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1923                  * back to remote zones that do not partake in the
1924                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1925                  */
1926                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1927                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1928                                 continue;
1929                         if (zone_reclaim_mode &&
1930                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1931                                 continue;
1932                 }
1933                 /*
1934                  * When allocating a page cache page for writing, we
1935                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1936                  * limit, such that no single zone holds more than its
1937                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1938                  * The dirty limits take into account the zone's
1939                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1940                  * should be able to balance it without having to
1941                  * write pages from its LRU list.
1942                  *
1943                  * This may look like it could increase pressure on
1944                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1945                  * before they are full.  But the pages that do spill
1946                  * over are limited as the lower zones are protected
1947                  * by this very same mechanism.  It should not become
1948                  * a practical burden to them.
1949                  *
1950                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1951                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1952                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1953                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1954                  * zones are together not big enough to reach the
1955                  * global limit.  The proper fix for these situations
1956                  * will require awareness of zones in the
1957                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1958                  */
1959                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1960                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1961                         goto this_zone_full;
1962
1963                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1964                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1965                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1966                         int ret;
1967
1968                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1969                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1970                                 /*
1971                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1972                                  * and before considering the first zone allowed
1973                                  * by the cpuset.
1974                                  */
1975                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1976                                 zlc_active = 1;
1977                                 did_zlc_setup = 1;
1978                         }
1979
1980                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1981                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1982                                 goto this_zone_full;
1983
1984                         /*
1985                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1986                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1987                          */
1988                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1989                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1990                                 continue;
1991
1992                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1993                         switch (ret) {
1994                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1995                                 /* did not scan */
1996                                 continue;
1997                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1998                                 /* scanned but unreclaimable */
1999                                 continue;
2000                         default:
2001                                 /* did we reclaim enough */
2002                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2003                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2004                                         goto try_this_zone;
2005
2006                                 /*
2007                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2008                                  * Only mark the zone full if checking the min
2009                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2010                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2011                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2012                                  * when the watermark is between the low and
2013                                  * min watermarks.
2014                                  */
2015                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2016                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2017                                         goto this_zone_full;
2018
2019                                 continue;
2020                         }
2021                 }
2022
2023 try_this_zone:
2024                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2025                                                 gfp_mask, migratetype);
2026                 if (page)
2027                         break;
2028 this_zone_full:
2029                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2030                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2031         }
2032
2033         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2034                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2035                 zlc_active = 0;
2036                 goto zonelist_scan;
2037         }
2038
2039         if (page)
2040                 /*
2041                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2042                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2043                  * that the caller is taking steps that will free more
2044                  * memory. The caller should avoid the page being used
2045                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2046                  */
2047                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2048
2049         return page;
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2054  * meminfo in irq context.
2055  */
2056 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2057 {
2058         bool ret = false;
2059
2060 #if NODES_SHIFT > 8
2061         ret = in_interrupt();
2062 #endif
2063         return ret;
2064 }
2065
2066 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2067                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2068                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2069
2070 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2071 {
2072         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2073
2074         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2075             debug_guardpage_minorder() > 0)
2076                 return;
2077
2078         /*
2079          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2080          * be inhibited in non-blockable contexts.
2081          */
2082         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2083                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2084
2085         /*
2086          * This documents exceptions given to allocations in certain
2087          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2088          * of allowed nodes.
2089          */
2090         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2091                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2092                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2093                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2094         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2095                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2096
2097         if (fmt) {
2098                 struct va_format vaf;
2099                 va_list args;
2100
2101                 va_start(args, fmt);
2102
2103                 vaf.fmt = fmt;
2104                 vaf.va = &args;
2105
2106                 pr_warn("%pV", &vaf);
2107
2108                 va_end(args);
2109         }
2110
2111         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2112                 current->comm, order, gfp_mask);
2113
2114         dump_stack();
2115         if (!should_suppress_show_mem())
2116                 show_mem(filter);
2117 }
2118
2119 static inline int
2120 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2121                                 unsigned long did_some_progress,
2122                                 unsigned long pages_reclaimed)
2123 {
2124         /* Do not loop if specifically requested */
2125         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2126                 return 0;
2127
2128         /* Always retry if specifically requested */
2129         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2130                 return 1;
2131
2132         /*
2133          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2134          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2135          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2136          */
2137         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2138                 return 0;
2139
2140         /*
2141          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2142          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2143          * implementations.
2144          */
2145         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2146                 return 1;
2147
2148         /*
2149          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2150          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2151          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2152          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2153          * allocation still fails, we stop retrying.
2154          */
2155         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2156                 return 1;
2157
2158         return 0;
2159 }
2160
2161 static inline struct page *
2162 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2163         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2164         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2165         int migratetype)
2166 {
2167         struct page *page;
2168
2169         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2170         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2171                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2172                 return NULL;
2173         }
2174
2175         /*
2176          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2177          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2178          * we're still under heavy pressure.
2179          */
2180         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2181                 order, zonelist, high_zoneidx,
2182                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2183                 preferred_zone, migratetype);
2184         if (page)
2185                 goto out;
2186
2187         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2188                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2189                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2190                         goto out;
2191                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2192                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2193                         goto out;
2194                 /*
2195                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2196                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2197                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2198                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2199                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2200                  */
2201                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2202                         goto out;
2203         }
2204         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2205         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2206
2207 out:
2208         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2209         return page;
2210 }
2211
2212 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2213 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2214 static struct page *
2215 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2216         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2217         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2218         int migratetype, bool sync_migration,
2219         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2220         unsigned long *did_some_progress)
2221 {
2222         if (!order)
2223                 return NULL;
2224
2225         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2226                 *deferred_compaction = true;
2227                 return NULL;
2228         }
2229
2230         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2231         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2232                                                 nodemask, sync_migration,
2233                                                 contended_compaction);
2234         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2235
2236         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2237                 struct page *page;
2238
2239                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2240                 drain_pages(get_cpu());
2241                 put_cpu();
2242
2243                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2244                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2245                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2246                                 preferred_zone, migratetype);
2247                 if (page) {
2248                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2249                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2250                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2251                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2252                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2253                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2254                         return page;
2255                 }
2256
2257                 /*
2258                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2259                  * The most likely reason is that pages exist,
2260                  * but not enough to satisfy watermarks.
2261                  */
2262                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2263
2264                 /*
2265                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2266                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2267                  */
2268                 if (sync_migration)
2269                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2270
2271                 cond_resched();
2272         }
2273
2274         return NULL;
2275 }
2276 #else
2277 static inline struct page *
2278 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2279         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2280         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2281         int migratetype, bool sync_migration,
2282         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2283         unsigned long *did_some_progress)
2284 {
2285         return NULL;
2286 }
2287 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2288
2289 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2290 static int
2291 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2292                   nodemask_t *nodemask)
2293 {
2294         struct reclaim_state reclaim_state;
2295         int progress;
2296
2297         cond_resched();
2298
2299         /* We now go into synchronous reclaim */
2300         cpuset_memory_pressure_bump();
2301         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2302         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2303         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2304         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2305
2306         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2307
2308         current->reclaim_state = NULL;
2309         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2310         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2311
2312         cond_resched();
2313
2314         return progress;
2315 }
2316
2317 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2318 static inline struct page *
2319 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2320         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2321         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2322         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2323 {
2324         struct page *page = NULL;
2325         bool drained = false;
2326
2327         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2328                                                nodemask);
2329         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2330                 return NULL;
2331
2332         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2333         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2334                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2335
2336 retry:
2337         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2338                                         zonelist, high_zoneidx,
2339                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2340                                         preferred_zone, migratetype);
2341
2342         /*
2343          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2344          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2345          */
2346         if (!page && !drained) {
2347                 drain_all_pages();
2348                 drained = true;
2349                 goto retry;
2350         }
2351
2352         return page;
2353 }
2354
2355 /*
2356  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2357  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2358  */
2359 static inline struct page *
2360 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2361         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2362         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2363         int migratetype)
2364 {
2365         struct page *page;
2366
2367         do {
2368                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2369                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2370                         preferred_zone, migratetype);
2371
2372                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2373                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2374         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2375
2376         return page;
2377 }
2378
2379 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2380                              struct zonelist *zonelist,
2381                              enum zone_type high_zoneidx,
2382                              struct zone *preferred_zone)
2383 {
2384         struct zoneref *z;
2385         struct zone *zone;
2386
2387         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2388                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2389                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2390                 /*
2391                  * Only reset the batches of zones that were actually
2392                  * considered in the fast path, we don't want to
2393                  * thrash fairness information for zones that are not
2394                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2395                  */
2396                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2397                         continue;
2398                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2399                                     high_wmark_pages(zone) -
2400                                     low_wmark_pages(zone) -
2401                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2402         }
2403 }
2404
2405 static inline int
2406 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2407 {
2408         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2409         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2410
2411         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2412         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2413
2414         /*
2415          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2416          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2417          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2418          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2419          */
2420         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2421
2422         if (!wait) {
2423                 /*
2424                  * Not worth trying to allocate harder for
2425                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2426                  */
2427                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2428                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2429                 /*
2430                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2431                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2432                  */
2433                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2434         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2435                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2436
2437         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2438                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2439                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2440                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2441                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2442                 else if (!in_interrupt() &&
2443                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2444                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2445                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2446         }
2447 #ifdef CONFIG_CMA
2448         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2449                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2450 #endif
2451         return alloc_flags;
2452 }
2453
2454 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2455 {
2456         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2457 }
2458
2459 static inline struct page *
2460 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2461         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2462         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2463         int migratetype)
2464 {
2465         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2466         struct page *page = NULL;
2467         int alloc_flags;
2468         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2469         unsigned long did_some_progress;
2470         bool sync_migration = false;
2471         bool deferred_compaction = false;
2472         bool contended_compaction = false;
2473
2474         /*
2475          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2476          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2477          * be using allocators in order of preference for an area that is
2478          * too large.
2479          */
2480         if (order >= MAX_ORDER) {
2481                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2482                 return NULL;
2483         }
2484
2485         /*
2486          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2487          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2488          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2489          * using a larger set of nodes after it has established that the
2490          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2491          * over allocated.
2492          */
2493         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2494                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2495                 goto nopage;
2496
2497 restart:
2498         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2499                          high_zoneidx, preferred_zone);
2500
2501         /*
2502          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2503          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2504          * to how we want to proceed.
2505          */
2506         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2507
2508         /*
2509          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2510          * cpusets.
2511          */
2512         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2513                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2514                                         &preferred_zone);
2515
2516 rebalance:
2517         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2518         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2519                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2520                         preferred_zone, migratetype);
2521         if (page)
2522                 goto got_pg;
2523
2524         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2525         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2526                 /*
2527                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2528                  * the allocation is high priority and these type of
2529                  * allocations are system rather than user orientated
2530                  */
2531                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2532
2533                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2534                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2535                                 preferred_zone, migratetype);
2536                 if (page) {
2537                         goto got_pg;
2538                 }
2539         }
2540
2541         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2542         if (!wait)
2543                 goto nopage;
2544
2545         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2546         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2547                 goto nopage;
2548
2549         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2550         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2551                 goto nopage;
2552
2553         /*
2554          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2555          * attempts after direct reclaim are synchronous
2556          */
2557         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2558                                         zonelist, high_zoneidx,
2559                                         nodemask,
2560                                         alloc_flags, preferred_zone,
2561                                         migratetype, sync_migration,
2562                                         &contended_compaction,
2563                                         &deferred_compaction,
2564                                         &did_some_progress);
2565         if (page)
2566                 goto got_pg;
2567         sync_migration = true;
2568
2569         /*
2570          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2571          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2572          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2573          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2574          */
2575         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2576                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2577                 goto nopage;
2578
2579         /* Try direct reclaim and then allocating */
2580         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2581                                         zonelist, high_zoneidx,
2582                                         nodemask,
2583                                         alloc_flags, preferred_zone,
2584                                         migratetype, &did_some_progress);
2585         if (page)
2586                 goto got_pg;
2587
2588         /*
2589          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2590          * running out of options and have to consider going OOM
2591          */
2592         if (!did_some_progress) {
2593                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2594                         if (oom_killer_disabled)
2595                                 goto nopage;
2596                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2597                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2598                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2599                                 goto nopage;
2600                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2601                                         zonelist, high_zoneidx,
2602                                         nodemask, preferred_zone,
2603                                         migratetype);
2604                         if (page)
2605                                 goto got_pg;
2606
2607                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2608                                 /*
2609                                  * The oom killer is not called for high-order
2610                                  * allocations that may fail, so if no progress
2611                                  * is being made, there are no other options and
2612                                  * retrying is unlikely to help.
2613                                  */
2614                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2615                                         goto nopage;
2616                                 /*
2617                                  * The oom killer is not called for lowmem
2618                                  * allocations to prevent needlessly killing
2619                                  * innocent tasks.
2620                                  */
2621                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2622                                         goto nopage;
2623                         }
2624
2625                         goto restart;
2626                 }
2627         }
2628
2629         /* Check if we should retry the allocation */
2630         pages_reclaimed += did_some_progress;
2631         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2632                                                 pages_reclaimed)) {
2633                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2634                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2635                 goto rebalance;
2636         } else {
2637                 /*
2638                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2639                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2640                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2641                  */
2642                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2643                                         zonelist, high_zoneidx,
2644                                         nodemask,
2645                                         alloc_flags, preferred_zone,
2646                                         migratetype, sync_migration,
2647                                         &contended_compaction,
2648                                         &deferred_compaction,
2649                                         &did_some_progress);
2650                 if (page)
2651                         goto got_pg;
2652         }
2653
2654 nopage:
2655         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2656         return page;
2657 got_pg:
2658         if (kmemcheck_enabled)
2659                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2660
2661         return page;
2662 }
2663
2664 /*
2665  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2666  */
2667 struct page *
2668 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2669                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2670 {
2671         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2672         struct zone *preferred_zone;
2673         struct page *page = NULL;
2674         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2675         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2676         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2677         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2678
2679         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2680
2681         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2682
2683         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2684
2685         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2686                 return NULL;
2687
2688         /*
2689          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2690          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2691          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2692          */
2693         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2694                 return NULL;
2695
2696         /*
2697          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2698          * verified in the (always inline) callee
2699          */
2700         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2701                 return NULL;
2702
2703 retry_cpuset:
2704         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2705
2706         /* The preferred zone is used for statistics later */
2707         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2708                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2709                                 &preferred_zone);
2710         if (!preferred_zone)
2711                 goto out;
2712
2713 #ifdef CONFIG_CMA
2714         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2715                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2716 #endif
2717         /* First allocation attempt */
2718         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2719                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2720                         preferred_zone, migratetype);
2721         if (unlikely(!page)) {
2722                 /*
2723                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2724                  * can deadlock because I/O on the device might not
2725                  * complete.
2726                  */
2727                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2728                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2729                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2730                                 preferred_zone, migratetype);
2731         }
2732
2733         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2734
2735 out:
2736         /*
2737          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2738          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2739          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2740          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2741          */
2742         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2743                 goto retry_cpuset;
2744
2745         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2746
2747         return page;
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2750
2751 /*
2752  * Common helper functions.
2753  */
2754 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2755 {
2756         struct page *page;
2757
2758         /*
2759          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2760          * a highmem page
2761          */
2762         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2763
2764         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2765         if (!page)
2766                 return 0;
2767         return (unsigned long) page_address(page);
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2770
2771 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2772 {
2773         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2774 }
2775 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2776
2777 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2778 {
2779         if (put_page_testzero(page)) {
2780                 if (order == 0)
2781                         free_hot_cold_page(page, 0);
2782                 else
2783                         __free_pages_ok(page, order);
2784         }
2785 }
2786
2787 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2788
2789 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2790 {
2791         if (addr != 0) {
2792                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2793                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2794         }
2795 }
2796
2797 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2798
2799 /*
2800  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2801  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2802  *
2803  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2804  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2805  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2806  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2807  *
2808  * The caller knows better which flags it relies on.
2809  */
2810 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2811 {
2812         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2813         __free_pages(page, order);
2814 }
2815
2816 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2817 {
2818         if (addr != 0) {
2819                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2820                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2821         }
2822 }
2823
2824 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2825 {
2826         if (addr) {
2827                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2828                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2829
2830                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2831                 while (used < alloc_end) {
2832                         free_page(used);
2833                         used += PAGE_SIZE;
2834                 }
2835         }
2836         return (void *)addr;
2837 }
2838
2839 /**
2840  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2841  * @size: the number of bytes to allocate
2842  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2843  *
2844  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2845  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2846  * allocate memory in power-of-two pages.
2847  *
2848  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2849  *
2850  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2851  */
2852 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2853 {
2854         unsigned int order = get_order(size);
2855         unsigned long addr;
2856
2857         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2858         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2859 }
2860 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2861
2862 /**
2863  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2864  *                         pages on a node.
2865  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2866  * @size: the number of bytes to allocate
2867  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2868  *
2869  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2870  * back.
2871  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2872  * but is not exact.
2873  */
2874 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2875 {
2876         unsigned order = get_order(size);
2877         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2878         if (!p)
2879                 return NULL;
2880         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2881 }
2882 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2883
2884 /**
2885  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2886  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2887  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2888  *
2889  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2890  */
2891 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2892 {
2893         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2894         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2895
2896         while (addr < end) {
2897                 free_page(addr);
2898                 addr += PAGE_SIZE;
2899         }
2900 }
2901 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2902
2903 /**
2904  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2905  * @offset: The zone index of the highest zone
2906  *
2907  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2908  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2909  * zone, the number of pages is calculated as:
2910  *     managed_pages - high_pages
2911  */
2912 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2913 {
2914         struct zoneref *z;
2915         struct zone *zone;
2916
2917         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2918         unsigned long sum = 0;
2919
2920         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2921
2922         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2923                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2924                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2925                 if (size > high)
2926                         sum += size - high;
2927         }
2928
2929         return sum;
2930 }
2931
2932 /**
2933  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2934  *
2935  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2936  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2937  */
2938 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2939 {
2940         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2941 }
2942 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2943
2944 /**
2945  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2946  *
2947  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2948  * high watermark within all zones.
2949  */
2950 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2951 {
2952         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2953 }
2954
2955 static inline void show_node(struct zone *zone)
2956 {
2957         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2958                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2959 }
2960
2961 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2962 {
2963         val->totalram = totalram_pages;
2964         val->sharedram = 0;
2965         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2966         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2967         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2968         val->freehigh = nr_free_highpages();
2969         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2970 }
2971
2972 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2973
2974 #ifdef CONFIG_NUMA
2975 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2976 {
2977         int zone_type;          /* needs to be signed */
2978         unsigned long managed_pages = 0;
2979         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2980
2981         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2982                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2983         val->totalram = managed_pages;
2984         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2985 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2986         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2987         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2988                         NR_FREE_PAGES);
2989 #else
2990         val->totalhigh = 0;
2991         val->freehigh = 0;
2992 #endif
2993         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2994 }
2995 #endif
2996
2997 /*
2998  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2999  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3000  */
3001 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3002 {
3003         bool ret = false;
3004         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3005
3006         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3007                 goto out;
3008
3009         do {
3010                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3011                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3012         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3013 out:
3014         return ret;
3015 }
3016
3017 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3018
3019 static void show_migration_types(unsigned char type)
3020 {
3021         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3022                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3023                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3024                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3025                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3026 #ifdef CONFIG_CMA
3027                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3028 #endif
3029 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3030                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3031 #endif
3032         };
3033         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3034         char *p = tmp;
3035         int i;
3036
3037         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3038                 if (type & (1 << i))
3039                         *p++ = types[i];
3040         }
3041
3042         *p = '\0';
3043         printk("(%s) ", tmp);
3044 }
3045
3046 /*
3047  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3048  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3049  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3050  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3051  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3052  */
3053 void show_free_areas(unsigned int filter)
3054 {
3055         int cpu;
3056         struct zone *zone;
3057
3058         for_each_populated_zone(zone) {
3059                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3060                         continue;
3061                 show_node(zone);
3062                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3063
3064                 for_each_online_cpu(cpu) {
3065                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3066
3067                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3068
3069                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3070                                cpu, pageset->pcp.high,
3071                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3072                 }
3073         }
3074
3075         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3076                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3077                 " unevictable:%lu"
3078                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3079                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3080                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3081                 " free_cma:%lu\n",
3082                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3083                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3084                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3085                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3086                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3087                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3088                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3089                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3090                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3091                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3092                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3093                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3094                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3095                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3096                 global_page_state(NR_SHMEM),
3097                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3098                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3099                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3100
3101         for_each_populated_zone(zone) {
3102                 int i;
3103
3104                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3105                         continue;
3106                 show_node(zone);
3107                 printk("%s"
3108                         " free:%lukB"
3109                         " min:%lukB"
3110                         " low:%lukB"
3111                         " high:%lukB"
3112                         " active_anon:%lukB"
3113                         " inactive_anon:%lukB"
3114                         " active_file:%lukB"
3115                         " inactive_file:%lukB"
3116                         " unevictable:%lukB"
3117                         " isolated(anon):%lukB"
3118                         " isolated(file):%lukB"
3119                         " present:%lukB"
3120                         " managed:%lukB"
3121                         " mlocked:%lukB"
3122                         " dirty:%lukB"
3123                         " writeback:%lukB"
3124                         " mapped:%lukB"
3125                         " shmem:%lukB"
3126                         " slab_reclaimable:%lukB"
3127                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3128                         " kernel_stack:%lukB"
3129                         " pagetables:%lukB"
3130                         " unstable:%lukB"
3131                         " bounce:%lukB"
3132                         " free_cma:%lukB"
3133                         " writeback_tmp:%lukB"
3134                         " pages_scanned:%lu"
3135                         " all_unreclaimable? %s"
3136                         "\n",
3137                         zone->name,
3138                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3139                         K(min_wmark_pages(zone)),
3140                         K(low_wmark_pages(zone)),
3141                         K(high_wmark_pages(zone)),
3142                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3147                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3149                         K(zone->present_pages),
3150                         K(zone->managed_pages),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3155                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3158                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3159                                 THREAD_SIZE / 1024,
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3161                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3165                         zone->pages_scanned,
3166                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3167                         );
3168                 printk("lowmem_reserve[]:");
3169                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3170                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3171                 printk("\n");
3172         }
3173
3174         for_each_populated_zone(zone) {
3175                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3176                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3177
3178                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3179                         continue;
3180                 show_node(zone);
3181                 printk("%s: ", zone->name);
3182
3183                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3184                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3185                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3186                         int type;
3187
3188                         nr[order] = area->nr_free;
3189                         total += nr[order] << order;
3190
3191                         types[order] = 0;
3192                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3193                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3194                                         types[order] |= 1 << type;
3195                         }
3196                 }
3197                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3198                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3199                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3200                         if (nr[order])
3201                                 show_migration_types(types[order]);
3202                 }
3203                 printk("= %lukB\n", K(total));
3204         }
3205
3206         hugetlb_show_meminfo();
3207
3208         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3209
3210         show_swap_cache_info();
3211 }
3212
3213 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3214 {
3215         zoneref->zone = zone;
3216         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3217 }
3218
3219 /*
3220  * Builds allocation fallback zone lists.
3221  *
3222  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3223  */
3224 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3225                                 int nr_zones)
3226 {
3227         struct zone *zone;
3228         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3229
3230         do {
3231                 zone_type--;
3232                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3233                 if (populated_zone(zone)) {
3234                         zoneref_set_zone(zone,
3235                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3236                         check_highest_zone(zone_type);
3237                 }
3238         } while (zone_type);
3239
3240         return nr_zones;
3241 }
3242
3243
3244 /*
3245  *  zonelist_order:
3246  *  0 = automatic detection of better ordering.
3247  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3248  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3249  *
3250  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3251  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3252  */
3253 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3254 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3255 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3256
3257 /* zonelist order in the kernel.
3258  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3259  */
3260 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3261 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3262
3263
3264 #ifdef CONFIG_NUMA
3265 /* The value user specified ....changed by config */
3266 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3267 /* string for sysctl */
3268 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3269 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3270
3271 /*
3272  * interface for configure zonelist ordering.
3273  * command line option "numa_zonelist_order"
3274  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3275  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3276  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3277  */
3278
3279 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3280 {
3281         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3282                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3283         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3284                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3285         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3286                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3287         } else {
3288                 printk(KERN_WARNING
3289                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3290                         "%s\n", s);
3291                 return -EINVAL;
3292         }
3293         return 0;
3294 }
3295
3296 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3297 {
3298         int ret;
3299
3300         if (!s)
3301                 return 0;
3302
3303         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3304         if (ret == 0)
3305                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3306
3307         return ret;
3308 }
3309 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3310
3311 /*
3312  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3313  */
3314 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3315                 void __user *buffer, size_t *length,
3316                 loff_t *ppos)
3317 {
3318         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3319         int ret;
3320         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3321
3322         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3323         if (write) {
3324                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3325                         ret = -EINVAL;
3326                         goto out;
3327                 }
3328                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3329         }
3330         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3331         if (ret)
3332                 goto out;
3333         if (write) {
3334                 int oldval = user_zonelist_order;
3335
3336                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3337                 if (ret) {
3338                         /*
3339                          * bogus value.  restore saved string
3340                          */
3341                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3342                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3343                         user_zonelist_order = oldval;
3344                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3345                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3346                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3347                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3348                 }
3349         }
3350 out:
3351         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3352         return ret;
3353 }
3354
3355
3356 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3357 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3358
3359 /**
3360  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3361  * @node: node whose fallback list we're appending
3362  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3363  *
3364  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3365  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3366  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3367  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3368  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3369  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3370  * on them otherwise.
3371  * It returns -1 if no node is found.
3372  */
3373 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3374 {
3375         int n, val;
3376         int min_val = INT_MAX;
3377         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3378         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3379
3380         /* Use the local node if we haven't already */
3381         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3382                 node_set(node, *used_node_mask);
3383                 return node;
3384         }
3385
3386         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3387
3388                 /* Don't want a node to appear more than once */
3389                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3390                         continue;
3391
3392                 /* Use the distance array to find the distance */
3393                 val = node_distance(node, n);
3394
3395                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3396                 val += (n < node);
3397
3398                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3399                 tmp = cpumask_of_node(n);
3400                 if (!cpumask_empty(tmp))
3401                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3402
3403                 /* Slight preference for less loaded node */
3404                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3405                 val += node_load[n];
3406
3407                 if (val < min_val) {
3408                         min_val = val;
3409                         best_node = n;
3410                 }
3411         }
3412
3413         if (best_node >= 0)
3414                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3415
3416         return best_node;
3417 }
3418
3419
3420 /*
3421  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3422  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3423  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3424  */
3425 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3426 {
3427         int j;
3428         struct zonelist *zonelist;
3429
3430         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3431         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3432                 ;
3433         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3434         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3435         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3436 }
3437
3438 /*
3439  * Build gfp_thisnode zonelists
3440  */
3441 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3442 {
3443         int j;
3444         struct zonelist *zonelist;
3445
3446         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3447         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3448         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3449         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3450 }
3451
3452 /*
3453  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3454  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3455  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3456  * may still exist in local DMA zone.
3457  */
3458 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3459
3460 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3461 {
3462         int pos, j, node;
3463         int zone_type;          /* needs to be signed */
3464         struct zone *z;
3465         struct zonelist *zonelist;
3466
3467         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3468         pos = 0;
3469         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3470                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3471                         node = node_order[j];
3472                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3473                         if (populated_zone(z)) {
3474                                 zoneref_set_zone(z,
3475                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3476                                 check_highest_zone(zone_type);
3477                         }
3478                 }
3479         }
3480         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3481         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3482 }
3483
3484 static int default_zonelist_order(void)
3485 {
3486         int nid, zone_type;
3487         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3488         struct zone *z;
3489         int average_size;
3490         /*
3491          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3492          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3493          * into OOM very easily.
3494          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3495          */
3496         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3497         low_kmem_size = 0;
3498         total_size = 0;
3499         for_each_online_node(nid) {
3500                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3501                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3502                         if (populated_zone(z)) {
3503                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3504                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3505                                 total_size += z->managed_pages;
3506                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3507                                 /*
3508                                  * If any node has only lowmem, then node order
3509                                  * is preferred to allow kernel allocations
3510                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3511                                  * on other nodes when there is an abundance of
3512                                  * lowmem available to allocate from.
3513                                  */
3514                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3515                         }
3516                 }
3517         }
3518         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3519             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3520                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3521         /*
3522          * look into each node's config.
3523          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3524          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3525          */
3526         average_size = total_size /
3527                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3528         for_each_online_node(nid) {
3529                 low_kmem_size = 0;
3530                 total_size = 0;
3531                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3532                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3533                         if (populated_zone(z)) {
3534                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3535                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3536                                 total_size += z->present_pages;
3537                         }
3538                 }
3539                 if (low_kmem_size &&
3540                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3541                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3542                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3543         }
3544         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3545 }
3546
3547 static void set_zonelist_order(void)
3548 {
3549         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3550                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3551         else
3552                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3553 }
3554
3555 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3556 {
3557         int j, node, load;
3558         enum zone_type i;
3559         nodemask_t used_mask;
3560         int local_node, prev_node;
3561         struct zonelist *zonelist;
3562         int order = current_zonelist_order;
3563
3564         /* initialize zonelists */
3565         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3566                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3567                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3568                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3569         }
3570
3571         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3572         local_node = pgdat->node_id;
3573         load = nr_online_nodes;
3574         prev_node = local_node;
3575         nodes_clear(used_mask);
3576
3577         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3578         j = 0;
3579
3580         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3581                 /*
3582                  * We don't want to pressure a particular node.
3583                  * So adding penalty to the first node in same
3584                  * distance group to make it round-robin.
3585                  */
3586                 if (node_distance(local_node, node) !=
3587                     node_distance(local_node, prev_node))
3588                         node_load[node] = load;
3589
3590                 prev_node = node;
3591                 load--;
3592                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3593                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3594                 else
3595                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3596         }
3597
3598         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3599                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3600                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3601         }
3602
3603         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3604 }
3605
3606 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3607 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3608 {
3609         struct zonelist *zonelist;
3610         struct zonelist_cache *zlc;
3611         struct zoneref *z;
3612
3613         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3614         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3615         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3616         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3617                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3618 }
3619
3620 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3621 /*
3622  * Return node id of node used for "local" allocations.
3623  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3624  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3625  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3626  */
3627 int local_memory_node(int node)
3628 {
3629         struct zone *zone;
3630
3631         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3632                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3633                                    NULL,
3634                                    &zone);
3635         return zone->node;
3636 }
3637 #endif
3638
3639 #else   /* CONFIG_NUMA */
3640
3641 static void set_zonelist_order(void)
3642 {
3643         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3644 }
3645
3646 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3647 {
3648         int node, local_node;
3649         enum zone_type j;
3650         struct zonelist *zonelist;
3651
3652         local_node = pgdat->node_id;
3653
3654         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3655         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3656
3657         /*
3658          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3659          * of all the other nodes.
3660          * We don't want to pressure a particular node, so when
3661          * building the zones for node N, we make sure that the
3662          * zones coming right after the local ones are those from
3663          * node N+1 (modulo N)
3664          */
3665         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3666                 if (!node_online(node))
3667                         continue;
3668                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3669         }
3670         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3671                 if (!node_online(node))
3672                         continue;
3673                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3674         }
3675
3676         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3677         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3678 }
3679
3680 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3681 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3682 {
3683         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3684 }
3685
3686 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3687
3688 /*
3689  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3690  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3691  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3692  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3693  * with interrupts disabled.
3694  *
3695  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3696  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3697  * hotplugged processors.
3698  *
3699  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3700  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3701  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3702  */
3703 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3704 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3705 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3706
3707 /*
3708  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3709  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3710  */
3711 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3712
3713 /* return values int ....just for stop_machine() */
3714 static int __build_all_zonelists(void *data)
3715 {
3716         int nid;
3717         int cpu;
3718         pg_data_t *self = data;
3719
3720 #ifdef CONFIG_NUMA
3721         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3722 #endif
3723
3724         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3725                 build_zonelists(self);
3726                 build_zonelist_cache(self);
3727         }
3728
3729         for_each_online_node(nid) {
3730                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3731
3732                 build_zonelists(pgdat);
3733                 build_zonelist_cache(pgdat);
3734         }
3735
3736         /*
3737          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3738          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3739          * each zone will be allocated later when the per cpu
3740          * allocator is available.
3741          *
3742          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3743          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3744          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3745          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3746          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3747          * (a chicken-egg dilemma).
3748          */
3749         for_each_possible_cpu(cpu) {
3750                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3751
3752 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3753                 /*
3754                  * We now know the "local memory node" for each node--
3755                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3756                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3757                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3758                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3759                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3760                  */
3761                 if (cpu_online(cpu))
3762                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3763 #endif
3764         }
3765
3766         return 0;
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Called with zonelists_mutex held always
3771  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3772  */
3773 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3774 {
3775         set_zonelist_order();
3776
3777         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3778                 __build_all_zonelists(NULL);
3779                 mminit_verify_zonelist();
3780                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3781         } else {
3782 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3783                 if (zone)
3784                         setup_zone_pageset(zone);
3785 #endif
3786                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3787                    of zonelist */
3788                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3789                 /* cpuset refresh routine should be here */
3790         }
3791         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3792         /*
3793          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3794          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3795          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3796          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3797          * disabled and enable it later
3798          */
3799         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3800                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3801         else
3802                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3803
3804         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3805                 "Total pages: %ld\n",
3806                         nr_online_nodes,
3807                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3808                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3809                         vm_total_pages);
3810 #ifdef CONFIG_NUMA
3811         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3812 #endif
3813 }
3814
3815 /*
3816  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3817  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3818  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3819  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3820  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3821  * conservative, even though it seems large.
3822  *
3823  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3824  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3825  */
3826 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3827
3828 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3829 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3830 {
3831         unsigned long size = 1;
3832
3833         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3834
3835         while (size < pages)
3836                 size <<= 1;
3837
3838         /*
3839          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3840          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3841          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3842          */
3843         size = min(size, 4096UL);
3844
3845         return max(size, 4UL);
3846 }
3847 #else
3848 /*
3849  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3850  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3851  *
3852  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3853  *
3854  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3855  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3856  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3857  *
3858  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3859  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3860  *
3861  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3862  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3863  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3864  */
3865 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3866 {
3867         return 4096UL;
3868 }
3869 #endif
3870
3871 /*
3872  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3873  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3874  * hash function before the remainder is taken.
3875  */
3876 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3877 {
3878         return ffz(~size);
3879 }
3880
3881 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3882
3883 /*
3884  * Check if a pageblock contains reserved pages
3885  */
3886 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3887 {
3888         unsigned long pfn;
3889
3890         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3891                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3892                         return 1;
3893         }
3894         return 0;
3895 }
3896
3897 /*
3898  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3899  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3900  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3901  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3902  * blocks as reclaim kicks in
3903  */
3904 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3905 {
3906         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3907         struct page *page;
3908         unsigned long block_migratetype;
3909         int reserve;
3910
3911         /*
3912          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3913          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3914          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3915          * the block.
3916          */
3917         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3918         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3919         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3920         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3921                                                         pageblock_order;
3922
3923         /*
3924          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3925          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3926          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3927          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3928          * future allocation of hugepages at runtime.
3929          */
3930         reserve = min(2, reserve);
3931
3932         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3933                 if (!pfn_valid(pfn))
3934                         continue;
3935                 page = pfn_to_page(pfn);
3936
3937                 /* Watch out for overlapping nodes */
3938                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3939                         continue;
3940
3941                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3942
3943                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3944                 if (reserve > 0) {
3945                         /*
3946                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3947                          * them.
3948                          */
3949                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3950                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3951                                 continue;
3952
3953                         /* If this block is reserved, account for it */
3954                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3955                                 reserve--;
3956                                 continue;
3957                         }
3958
3959                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3960                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3961                                 set_pageblock_migratetype(page,
3962                                                         MIGRATE_RESERVE);
3963                                 move_freepages_block(zone, page,
3964                                                         MIGRATE_RESERVE);
3965                                 reserve--;
3966                                 continue;
3967                         }
3968                 }
3969
3970                 /*
3971                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3972                  * take it back
3973                  */
3974                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3975                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3976                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3977                 }
3978         }
3979 }
3980
3981 /*
3982  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3983  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3984  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3985  */
3986 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3987                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3988 {
3989         struct page *page;
3990         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3991         unsigned long pfn;
3992         struct zone *z;
3993
3994         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3995                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3996
3997         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3998         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3999                 /*
4000                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4001                  * handed to this function.  They do not
4002                  * exist on hotplugged memory.
4003                  */
4004                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4005                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4006                                 continue;
4007                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4008                                 continue;
4009                 }
4010                 page = pfn_to_page(pfn);
4011                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4012                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4013                 init_page_count(page);
4014                 page_mapcount_reset(page);
4015                 page_nid_reset_last(page);
4016                 SetPageReserved(page);
4017                 /*
4018                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4019                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4020                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4021                  * the address space during boot when many long-lived
4022                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4023                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4024                  * setup_zone_migrate_reserve()
4025                  *
4026                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4027                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4028                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4029                  * pfn out of zone.
4030                  */
4031                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4032                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4033                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4034                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4035
4036                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4037 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4038                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4039                 if (!is_highmem_idx(zone))
4040                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4041 #endif
4042         }
4043 }
4044
4045 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4046 {
4047         int order, t;
4048         for_each_migratetype_order(order, t) {
4049                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4050                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4051         }
4052 }
4053
4054 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4055 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4056         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4057 #endif
4058
4059 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4060 {
4061 #ifdef CONFIG_MMU
4062         int batch;
4063
4064         /*
4065          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4066          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4067          *
4068          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4069          */
4070         batch = zone->managed_pages / 1024;
4071         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4072                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4073         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4074         if (batch < 1)
4075                 batch = 1;
4076
4077         /*
4078          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4079          * of 2 value was found to be more likely to have
4080          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4081          *
4082          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4083          * batches of pages, one task can end up with a lot
4084          * of pages of one half of the possible page colors
4085          * and the other with pages of the other colors.
4086          */
4087         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4088
4089         return batch;
4090
4091 #else
4092         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4093          * conditions.
4094          *
4095          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4096          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4097          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4098          *
4099          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4100          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4101          * can be a significant delay between the individual batches being
4102          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4103          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4104          */
4105         return 0;
4106 #endif
4107 }
4108
4109 /*
4110  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4111  * ->batch must never be higher then ->high.
4112  * The following function updates them in a safe manner without read side
4113  * locking.
4114  *
4115  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4116  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4117  *
4118  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4119  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4120  * exist).
4121  */
4122 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4123                 unsigned long batch)
4124 {
4125        /* start with a fail safe value for batch */
4126         pcp->batch = 1;
4127         smp_wmb();
4128
4129        /* Update high, then batch, in order */
4130         pcp->high = high;
4131         smp_wmb();
4132
4133         pcp->batch = batch;
4134 }
4135
4136 /* a companion to pageset_set_high() */
4137 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4138 {
4139         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4140 }
4141
4142 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4143 {
4144         struct per_cpu_pages *pcp;
4145         int migratetype;
4146
4147         memset(p, 0, sizeof(*p));
4148
4149         pcp = &p->pcp;
4150         pcp->count = 0;
4151         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4152                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4153 }
4154
4155 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4156 {
4157         pageset_init(p);
4158         pageset_set_batch(p, batch);
4159 }
4160
4161 /*
4162  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4163  * to the value high for the pageset p.
4164  */
4165 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4166                                 unsigned long high)
4167 {
4168         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4169         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4170                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4171
4172         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4173 }
4174
4175 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4176                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4177 {
4178         if (percpu_pagelist_fraction)
4179                 pageset_set_high(pcp,
4180                         (zone->managed_pages /
4181                                 percpu_pagelist_fraction));
4182         else
4183                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4184 }
4185
4186 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4187 {
4188         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4189
4190         pageset_init(pcp);
4191         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4192 }
4193
4194 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4195 {
4196         int cpu;
4197         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4198         for_each_possible_cpu(cpu)
4199                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4200 }
4201
4202 /*
4203  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4204  * Before this call only boot pagesets were available.
4205  */
4206 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4207 {
4208         struct zone *zone;
4209
4210         for_each_populated_zone(zone)
4211                 setup_zone_pageset(zone);
4212 }
4213
4214 static noinline __init_refok
4215 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4216 {
4217         int i;
4218         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4219         size_t alloc_size;
4220
4221         /*
4222          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4223          * per zone.
4224          */
4225         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4226                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4227         zone->wait_table_bits =
4228                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4229         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4230                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4231
4232         if (!slab_is_available()) {
4233                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4234                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4235         } else {
4236                 /*
4237                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4238                  * via memory hot-add.
4239                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4240                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4241                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4242                  * node itself as well.
4243                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4244                  * necessary.
4245                  */
4246                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4247         }
4248         if (!zone->wait_table)
4249                 return -ENOMEM;
4250
4251         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4252                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4253
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4258 {
4259         /*
4260          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4261          * relies on the ability of the linker to provide the
4262          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4263          */
4264         zone->pageset = &boot_pageset;
4265
4266         if (zone->present_pages)
4267                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4268                         zone->name, zone->present_pages,
4269                                          zone_batchsize(zone));
4270 }
4271
4272 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4273                                         unsigned long zone_start_pfn,
4274                                         unsigned long size,
4275                                         enum memmap_context context)
4276 {
4277         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4278         int ret;
4279         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4280         if (ret)
4281                 return ret;
4282         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4283
4284         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4285
4286         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4287                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4288                         pgdat->node_id,
4289                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4290                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4291
4292         zone_init_free_lists(zone);
4293
4294         return 0;
4295 }
4296
4297 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4298 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4299 /*
4300  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4301  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4302  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4303  * alternative
4304  */
4305 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4306 {
4307         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4308         int nid;
4309         /*
4310          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4311          * when the kernel is running single-threaded.
4312          */
4313         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4314         static int __meminitdata last_nid;
4315
4316         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4317                 return last_nid;
4318
4319         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4320         if (nid != -1) {
4321                 last_start_pfn = start_pfn;
4322                 last_end_pfn = end_pfn;
4323                 last_nid = nid;
4324         }
4325
4326         return nid;
4327 }
4328 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4329
4330 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4331 {
4332         int nid;
4333
4334         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4335         if (nid >= 0)
4336                 return nid;
4337         /* just returns 0 */
4338         return 0;
4339 }
4340
4341 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4342 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4343 {
4344         int nid;
4345
4346         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4347         if (nid >= 0 && nid != node)
4348                 return false;
4349         return true;
4350 }
4351 #endif
4352
4353 /**
4354  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4355  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4356  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4357  *
4358  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4359  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4360  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4361  */
4362 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4363 {
4364         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4365         int i, this_nid;
4366
4367         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4368                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4369                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4370
4371                 if (start_pfn < end_pfn)
4372                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4373                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4374                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4375         }
4376 }
4377
4378 /**
4379  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4380  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4381  *
4382  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4383  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4384  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4385  */
4386 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4387 {
4388         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4389         int i, this_nid;
4390
4391         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4392                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4393 }
4394
4395 /**
4396  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4397  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4398  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4399  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4400  *
4401  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4402  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4403  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4404  * PFNs will be 0.
4405  */
4406 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4407                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4408 {
4409         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4410         int i;
4411
4412         *start_pfn = -1UL;
4413         *end_pfn = 0;
4414
4415         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4416                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4417                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4418         }
4419
4420         if (*start_pfn == -1UL)
4421                 *start_pfn = 0;
4422 }
4423
4424 /*
4425  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4426  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4427  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4428  */
4429 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4430 {
4431         int zone_index;
4432         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4433                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4434                         continue;
4435
4436                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4437                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4438                         break;
4439         }
4440
4441         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4442         movable_zone = zone_index;
4443 }
4444
4445 /*
4446  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4447  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4448  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4449  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4450  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4451  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4452  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4453  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4454  */
4455 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4456                                         unsigned long zone_type,
4457                                         unsigned long node_start_pfn,
4458                                         unsigned long node_end_pfn,
4459                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4460                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4461 {
4462         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4463         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4464                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4465                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4466                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4467                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4468                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4469
4470                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4471                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4472                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4473                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4474
4475                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4476                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4477                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4478         }
4479 }
4480
4481 /*
4482  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4483  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4484  */
4485 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4486                                         unsigned long zone_type,
4487                                         unsigned long node_start_pfn,
4488                                         unsigned long node_end_pfn,
4489                                         unsigned long *ignored)
4490 {
4491         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4492
4493         /* Get the start and end of the zone */
4494         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4495         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4496         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4497                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4498                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4499
4500         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4501         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4502                 return 0;
4503
4504         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4505         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4506         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4507
4508         /* Return the spanned pages */
4509         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4510 }
4511
4512 /*
4513  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4514  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4515  */
4516 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4517                                 unsigned long range_start_pfn,
4518                                 unsigned long range_end_pfn)
4519 {
4520         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4521         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4522         int i;
4523
4524         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4525                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4526                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4527                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4528         }
4529         return nr_absent;
4530 }
4531
4532 /**
4533  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4534  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4535  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4536  *
4537  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4538  */
4539 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4540                                                         unsigned long end_pfn)
4541 {
4542         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4543 }
4544
4545 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4546 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4547                                         unsigned long zone_type,
4548                                         unsigned long node_start_pfn,
4549                                         unsigned long node_end_pfn,
4550                                         unsigned long *ignored)
4551 {
4552         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4553         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4554         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4555
4556         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4557         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4558
4559         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4560                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4561                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4562         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4563 }
4564
4565 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4566 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4567                                         unsigned long zone_type,
4568                                         unsigned long node_start_pfn,
4569                                         unsigned long node_end_pfn,
4570                                         unsigned long *zones_size)
4571 {
4572         return zones_size[zone_type];
4573 }
4574
4575 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4576                                                 unsigned long zone_type,
4577                                                 unsigned long node_start_pfn,
4578                                                 unsigned long node_end_pfn,
4579                                                 unsigned long *zholes_size)
4580 {
4581         if (!zholes_size)
4582                 return 0;
4583
4584         return zholes_size[zone_type];
4585 }
4586
4587 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4588
4589 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4590                                                 unsigned long node_start_pfn,
4591                                                 unsigned long node_end_pfn,
4592                                                 unsigned long *zones_size,
4593                                                 unsigned long *zholes_size)
4594 {
4595         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4596         enum zone_type i;
4597
4598         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4599                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4600                                                          node_start_pfn,
4601                                                          node_end_pfn,
4602                                                          zones_size);
4603         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4604
4605         realtotalpages = totalpages;
4606         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4607                 realtotalpages -=
4608                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4609                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4610                                                   zholes_size);
4611         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4612         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4613                                                         realtotalpages);
4614 }
4615
4616 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4617 /*
4618  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4619  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4620  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4621  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4622  * bytes.
4623  */
4624 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4625 {
4626         unsigned long usemapsize;
4627
4628         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4629         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4630         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4631         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4632         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4633
4634         return usemapsize / 8;
4635 }
4636
4637 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4638                                 struct zone *zone,
4639                                 unsigned long zone_start_pfn,
4640                                 unsigned long zonesize)
4641 {
4642         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4643         zone->pageblock_flags = NULL;
4644         if (usemapsize)
4645                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4646                                                                    usemapsize);
4647 }
4648 #else
4649 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4650                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4651 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4652
4653 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4654
4655 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4656 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4657 {
4658         unsigned int order;
4659
4660         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4661         if (pageblock_order)
4662                 return;
4663
4664         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4665                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4666         else
4667                 order = MAX_ORDER - 1;
4668
4669         /*
4670          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4671          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4672          * powerpc.
4673          */
4674         pageblock_order = order;
4675 }
4676 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4677
4678 /*
4679  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4680  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4681  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4682  * the kernel config
4683  */
4684 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4685 {
4686 }
4687
4688 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4689
4690 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4691                                                    unsigned long present_pages)
4692 {
4693         unsigned long pages = spanned_pages;
4694
4695         /*
4696          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4697          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4698          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4699          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4700          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4701          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4702          */
4703         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4704             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4705                 pages = present_pages;
4706
4707         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Set up the zone data structures:
4712  *   - mark all pages reserved
4713  *   - mark all memory queues empty
4714  *   - clear the memory bitmaps
4715  *
4716  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4717  */
4718 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4719                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4720                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4721 {
4722         enum zone_type j;
4723         int nid = pgdat->node_id;
4724         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4725         int ret;
4726
4727         pgdat_resize_init(pgdat);
4728 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4729         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4730         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4731         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4732 #endif
4733         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4734         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4735         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4736
4737         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4738                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4739                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4740
4741                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4742                                                   node_end_pfn, zones_size);
4743                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4744                                                                 node_start_pfn,
4745                                                                 node_end_pfn,
4746                                                                 zholes_size);
4747
4748                 /*
4749                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4750                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4751                  * and per-cpu initialisations
4752                  */
4753                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4754                 if (freesize >= memmap_pages) {
4755                         freesize -= memmap_pages;
4756                         if (memmap_pages)
4757                                 printk(KERN_DEBUG
4758                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4759                                        zone_names[j], memmap_pages);
4760                 } else
4761                         printk(KERN_WARNING
4762                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4763                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4764
4765                 /* Account for reserved pages */
4766                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4767                         freesize -= dma_reserve;
4768                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4769                                         zone_names[0], dma_reserve);
4770                 }
4771
4772                 if (!is_highmem_idx(j))
4773                         nr_kernel_pages += freesize;
4774                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4775                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4776                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4777                 nr_all_pages += freesize;
4778
4779                 zone->spanned_pages = size;
4780                 zone->present_pages = realsize;
4781                 /*
4782                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4783                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4784                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4785                  */
4786                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4787 #ifdef CONFIG_NUMA
4788                 zone->node = nid;
4789                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4790                                                 / 100;
4791                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4792 #endif
4793                 zone->name = zone_names[j];
4794                 spin_lock_init(&zone->lock);
4795                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4796                 zone_seqlock_init(zone);
4797                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4798                 zone_pcp_init(zone);
4799
4800                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4801                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4802
4803                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4804                 if (!size)
4805                         continue;
4806
4807                 set_pageblock_order();
4808                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4809                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4810                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4811                 BUG_ON(ret);
4812                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4813                 zone_start_pfn += size;
4814         }
4815 }
4816
4817 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4818 {
4819         /* Skip empty nodes */
4820         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4821                 return;
4822
4823 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4824         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4825         if (!pgdat->node_mem_map) {
4826                 unsigned long size, start, end;
4827                 struct page *map;
4828
4829                 /*
4830                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4831                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4832                  * for the buddy allocator to function correctly.
4833                  */
4834                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4835                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4836                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4837                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4838                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4839                 if (!map)
4840                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4841                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4842         }
4843 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4844         /*
4845          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4846          */
4847         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4848                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4849 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4850                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4851                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4852 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4853         }
4854 #endif
4855 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4856 }
4857
4858 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4859                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4860 {
4861         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4862         unsigned long start_pfn = 0;
4863         unsigned long end_pfn = 0;
4864
4865         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4866         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4867
4868         pgdat->node_id = nid;
4869         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4870         init_zone_allows_reclaim(nid);
4871 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4872         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4873 #endif
4874         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4875                                   zones_size, zholes_size);
4876
4877         alloc_node_mem_map(pgdat);
4878 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4879         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4880                 nid, (unsigned long)pgdat,
4881                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4882 #endif
4883
4884         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4885                             zones_size, zholes_size);
4886 }
4887
4888 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4889
4890 #if MAX_NUMNODES > 1
4891 /*
4892  * Figure out the number of possible node ids.
4893  */
4894 void __init setup_nr_node_ids(void)
4895 {
4896         unsigned int node;
4897         unsigned int highest = 0;
4898
4899         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4900                 highest = node;
4901         nr_node_ids = highest + 1;
4902 }
4903 #endif
4904
4905 /**
4906  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4907  *
4908  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4909  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4910  * all the nodes.
4911  *
4912  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4913  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4914  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4915  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4916  *
4917  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4918  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4919  * populated node map.
4920  *
4921  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4922  * requirement (single node).
4923  */
4924 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4925 {
4926         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4927         unsigned long start, end, mask;
4928         int last_nid = -1;
4929         int i, nid;
4930
4931         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4932                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4933                         last_nid = nid;
4934                         last_end = end;
4935                         continue;
4936                 }
4937
4938                 /*
4939                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4940                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4941                  * too coarse to separate the current node from the last.
4942                  */
4943                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4944                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4945                         mask <<= 1;
4946
4947                 /* accumulate all internode masks */
4948                 accl_mask |= mask;
4949         }
4950
4951         /* convert mask to number of pages */
4952         return ~accl_mask + 1;
4953 }
4954
4955 /* Find the lowest pfn for a node */
4956 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4957 {
4958         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4959         unsigned long start_pfn;
4960         int i;
4961
4962         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4963                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4964
4965         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4966                 printk(KERN_WARNING
4967                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4968                 return 0;
4969         }
4970
4971         return min_pfn;
4972 }
4973
4974 /**
4975  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4976  *
4977  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4978  * add_active_range().
4979  */
4980 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4981 {
4982         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4983 }
4984
4985 /*
4986  * early_calculate_totalpages()
4987  * Sum pages in active regions for movable zone.
4988  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4989  */
4990 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4991 {
4992         unsigned long totalpages = 0;
4993         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4994         int i, nid;
4995
4996         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4997                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4998
4999                 totalpages += pages;
5000                 if (pages)
5001                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5002         }
5003         return totalpages;
5004 }
5005
5006 /*
5007  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5008  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5009  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5010  * others
5011  */
5012 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5013 {
5014         int i, nid;
5015         unsigned long usable_startpfn;
5016         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5017         /* save the state before borrow the nodemask */
5018         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5019         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5020         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5021
5022         /*
5023          * If movablecore was specified, calculate what size of
5024          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5025          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5026          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5027          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5028          * what movablecore would have allowed.
5029          */
5030         if (required_movablecore) {
5031                 unsigned long corepages;
5032
5033                 /*
5034                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5035                  * was requested by the user
5036                  */
5037                 required_movablecore =
5038                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5039                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5040
5041                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5042         }
5043
5044         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5045         if (!required_kernelcore)
5046                 goto out;
5047
5048         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5049         find_usable_zone_for_movable();
5050         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5051
5052 restart:
5053         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5054         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5055         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5056                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5057
5058                 /*
5059                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5060                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5061                  * amount of memory for the kernel
5062                  */
5063                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5064                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5065
5066                 /*
5067                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5068                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5069                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5070                  */
5071                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5072
5073                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5074                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5075                         unsigned long size_pages;
5076
5077                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5078                         if (start_pfn >= end_pfn)
5079                                 continue;
5080
5081                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5082                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5083                                 unsigned long kernel_pages;
5084                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5085                                                                 - start_pfn;
5086
5087                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5088                                                         kernelcore_remaining);
5089                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5090                                                         required_kernelcore);
5091
5092                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5093                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5094
5095                                         /*
5096                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5097                                          * that if we have to rebalance
5098                                          * kernelcore across nodes, we will
5099                                          * not double account here
5100                                          */
5101                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5102                                         continue;
5103                                 }
5104                                 start_pfn = usable_startpfn;
5105                         }
5106
5107                         /*
5108                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5109                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5110                          * number of pages used as kernelcore
5111                          */
5112                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5113                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5114                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5115                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5116
5117                         /*
5118                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5119                          * break if the kernelcore for this node has been
5120                          * satisfied
5121                          */
5122                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5123                                                                 size_pages);
5124                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5125                         if (!kernelcore_remaining)
5126                                 break;
5127                 }
5128         }
5129
5130         /*
5131          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5132          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5133          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5134          * satisfied
5135          */
5136         usable_nodes--;
5137         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5138                 goto restart;
5139
5140         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5141         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5142                 zone_movable_pfn[nid] =
5143                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5144
5145 out:
5146         /* restore the node_state */
5147         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5148 }
5149
5150 /* Any regular or high memory on that node ? */
5151 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5152 {
5153         enum zone_type zone_type;
5154
5155         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5156                 return;
5157
5158         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5159                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5160                 if (zone->present_pages) {
5161                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5162                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5163                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5164                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5165                         break;
5166                 }
5167         }
5168 }
5169
5170 /**
5171  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5172  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5173  *
5174  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5175  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5176  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5177  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5178  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5179  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5180  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5181  * at arch_max_dma_pfn.
5182  */
5183 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5184 {
5185         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5186         int i, nid;
5187
5188         /* Record where the zone boundaries are */
5189         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5190                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5191         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5192                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5193         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5194         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5195         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5196                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5197                         continue;
5198                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5199                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5200                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5201                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5202         }
5203         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5204         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5205
5206         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5207         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5208         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5209
5210         /* Print out the zone ranges */
5211         printk("Zone ranges:\n");
5212         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5213                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5214                         continue;
5215                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5216                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5217                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5218                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5219                 else
5220                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5221                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5222                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5223                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5224         }
5225
5226         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5227         printk("Movable zone start for each node\n");
5228         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5229                 if (zone_movable_pfn[i])
5230                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5231                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5232         }
5233
5234         /* Print out the early node map */
5235         printk("Early memory node ranges\n");
5236         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5237                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5238                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5239
5240         /* Initialise every node */
5241         mminit_verify_pageflags_layout();
5242         setup_nr_node_ids();
5243         for_each_online_node(nid) {
5244                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5245                 free_area_init_node(nid, NULL,
5246                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5247
5248                 /* Any memory on that node */
5249                 if (pgdat->node_present_pages)
5250                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5251                 check_for_memory(pgdat, nid);
5252         }
5253 }
5254
5255 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5256 {
5257         unsigned long long coremem;
5258         if (!p)
5259                 return -EINVAL;
5260
5261         coremem = memparse(p, &p);
5262         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5263
5264         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5265         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5266
5267         return 0;
5268 }
5269
5270 /*
5271  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5272  * cannot be reclaimed or migrated.
5273  */
5274 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5275 {
5276         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5277 }
5278
5279 /*
5280  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5281  * can be reclaimed or migrated.
5282  */
5283 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5284 {
5285         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5286 }
5287
5288 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5289 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5290
5291 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5292
5293 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5294 {
5295         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5296         page_zone(page)->managed_pages += count;
5297         totalram_pages += count;
5298 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5299         if (PageHighMem(page))
5300                 totalhigh_pages += count;
5301 #endif
5302         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5303 }
5304 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5305
5306 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5307 {
5308         void *pos;
5309         unsigned long pages = 0;
5310
5311         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5312         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5313         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5314                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5315                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5316                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5317         }
5318
5319         if (pages && s)
5320                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5321                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5322
5323         return pages;
5324 }
5325 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5326
5327 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5328 void free_highmem_page(struct page *page)
5329 {
5330         __free_reserved_page(page);
5331         totalram_pages++;
5332         page_zone(page)->managed_pages++;
5333         totalhigh_pages++;
5334 }
5335 #endif
5336
5337
5338 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5339 {
5340         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5341         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5342
5343         physpages = get_num_physpages();
5344         codesize = _etext - _stext;
5345         datasize = _edata - _sdata;
5346         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5347         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5348         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5349         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5350
5351         /*
5352          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5353          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5354          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5355          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5356          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5357          */
5358 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5359         do { \
5360                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5361                         size -= adj; \
5362         } while (0)
5363
5364         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5365                      _sinittext, init_code_size);
5366         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5367         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5368         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5369         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5370
5371 #undef  adj_init_size
5372
5373         printk("Memory: %luK/%luK available "
5374                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5375                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5376 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5377                ", %luK highmem"
5378 #endif
5379                "%s%s)\n",
5380                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5381                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5382                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5383                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5384 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5385                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5386 #endif
5387                str ? ", " : "", str ? str : "");
5388 }
5389
5390 /**
5391  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5392  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5393  *
5394  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5395  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5396  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5397  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5398  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5399  * smaller per-cpu batchsize.
5400  */
5401 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5402 {
5403         dma_reserve = new_dma_reserve;
5404 }
5405
5406 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5407 {
5408         free_area_init_node(0, zones_size,
5409                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5410 }
5411
5412 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5413                                  unsigned long action, void *hcpu)
5414 {
5415         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5416
5417         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5418                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5419                 drain_pages(cpu);
5420
5421                 /*
5422                  * Spill the event counters of the dead processor
5423                  * into the current processors event counters.
5424                  * This artificially elevates the count of the current
5425                  * processor.
5426                  */
5427                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5428
5429                 /*
5430                  * Zero the differential counters of the dead processor
5431                  * so that the vm statistics are consistent.
5432                  *
5433                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5434                  * race with what we are doing.
5435                  */
5436                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5437         }
5438         return NOTIFY_OK;
5439 }
5440
5441 void __init page_alloc_init(void)
5442 {
5443         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5444 }
5445
5446 /*
5447  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5448  *      or min_free_kbytes changes.
5449  */
5450 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5451 {
5452         struct pglist_data *pgdat;
5453         unsigned long reserve_pages = 0;
5454         enum zone_type i, j;
5455
5456         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5457                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5458                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5459                         unsigned long max = 0;
5460
5461                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5462                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5463                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5464                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5465                         }
5466
5467                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5468                         max += high_wmark_pages(zone);
5469
5470                         if (max > zone->managed_pages)
5471                                 max = zone->managed_pages;
5472                         reserve_pages += max;
5473                         /*
5474                          * Lowmem reserves are not available to
5475                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5476                          * kswapd tries to balance zones to their high
5477                          * watermark.  As a result, neither should be
5478                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5479                          * situation where reclaim has to clean pages
5480                          * in order to balance the zones.
5481                          */
5482                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5483                 }
5484         }
5485         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5486         totalreserve_pages = reserve_pages;
5487 }
5488
5489 /*
5490  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5491  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5492  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5493  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5494  */
5495 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5496 {
5497         struct pglist_data *pgdat;
5498         enum zone_type j, idx;
5499
5500         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5501                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5502                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5503                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5504
5505                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5506
5507                         idx = j;
5508                         while (idx) {
5509                                 struct zone *lower_zone;
5510
5511                                 idx--;
5512
5513                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5514                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5515
5516                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5517                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5518                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5519                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5520                         }
5521                 }
5522         }
5523
5524         /* update totalreserve_pages */
5525         calculate_totalreserve_pages();
5526 }
5527
5528 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5529 {
5530         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5531         unsigned long lowmem_pages = 0;
5532         struct zone *zone;
5533         unsigned long flags;
5534
5535         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5536         for_each_zone(zone) {
5537                 if (!is_highmem(zone))
5538                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5539         }
5540
5541         for_each_zone(zone) {
5542                 u64 tmp;
5543
5544                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5545                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5546                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5547                 if (is_highmem(zone)) {
5548                         /*
5549                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5550                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5551                          * value here.
5552                          *
5553                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5554                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5555                          * not be capped for highmem.
5556                          */
5557                         unsigned long min_pages;
5558
5559                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5560                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5561                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5562                 } else {
5563                         /*
5564                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5565                          * proportionate to the zone's size.
5566                          */
5567                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5568                 }
5569
5570                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5571                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5572
5573                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5574                                       high_wmark_pages(zone) -
5575                                       low_wmark_pages(zone) -
5576                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5577
5578                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5579                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5580         }
5581
5582         /* update totalreserve_pages */
5583         calculate_totalreserve_pages();
5584 }
5585
5586 /**
5587  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5588  * or when memory is hot-{added|removed}
5589  *
5590  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5591  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5592  */
5593 void setup_per_zone_wmarks(void)
5594 {
5595         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5596         __setup_per_zone_wmarks();
5597         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5598 }
5599
5600 /*
5601  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5602  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5603  * to be referenced again before it is swapped out.
5604  *
5605  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5606  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5607  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5608  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5609  *
5610  * total     target    max
5611  * memory    ratio     inactive anon
5612  * -------------------------------------
5613  *   10MB       1         5MB
5614  *  100MB       1        50MB
5615  *    1GB       3       250MB
5616  *   10GB      10       0.9GB
5617  *  100GB      31         3GB
5618  *    1TB     101        10GB
5619  *   10TB     320        32GB
5620  */
5621 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5622 {
5623         unsigned int gb, ratio;
5624
5625         /* Zone size in gigabytes */
5626         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5627         if (gb)
5628                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5629         else
5630                 ratio = 1;
5631
5632         zone->inactive_ratio = ratio;
5633 }
5634
5635 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5636 {
5637         struct zone *zone;
5638
5639         for_each_zone(zone)
5640                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5641 }
5642
5643 /*
5644  * Initialise min_free_kbytes.
5645  *
5646  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5647  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5648  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5649  *
5650  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5651  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5652  *
5653  * which yields
5654  *
5655  * 16MB:        512k
5656  * 32MB:        724k
5657  * 64MB:        1024k
5658  * 128MB:       1448k
5659  * 256MB:       2048k
5660  * 512MB:       2896k
5661  * 1024MB:      4096k
5662  * 2048MB:      5792k
5663  * 4096MB:      8192k
5664  * 8192MB:      11584k
5665  * 16384MB:     16384k
5666  */
5667 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5668 {
5669         unsigned long lowmem_kbytes;
5670         int new_min_free_kbytes;
5671
5672         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5673         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5674
5675         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5676                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5677                 if (min_free_kbytes < 128)
5678                         min_free_kbytes = 128;
5679                 if (min_free_kbytes > 65536)
5680                         min_free_kbytes = 65536;
5681         } else {
5682                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5683                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5684         }
5685         setup_per_zone_wmarks();
5686         refresh_zone_stat_thresholds();
5687         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5688         setup_per_zone_inactive_ratio();
5689         return 0;
5690 }
5691 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5692
5693 /*
5694  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5695  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5696  *      changes.
5697  */
5698 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5699         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5700 {
5701         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5702         if (write) {
5703                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5704                 setup_per_zone_wmarks();
5705         }
5706         return 0;
5707 }
5708
5709 #ifdef CONFIG_NUMA
5710 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5711         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5712 {
5713         struct zone *zone;
5714         int rc;
5715
5716         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5717         if (rc)
5718                 return rc;
5719
5720         for_each_zone(zone)
5721                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5722                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5723         return 0;
5724 }
5725
5726 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5727         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5728 {
5729         struct zone *zone;
5730         int rc;
5731
5732         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5733         if (rc)
5734                 return rc;
5735
5736         for_each_zone(zone)
5737                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5738                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5739         return 0;
5740 }
5741 #endif
5742
5743 /*
5744  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5745  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5746  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5747  *
5748  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5749  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5750  * if in function of the boot time zone sizes.
5751  */
5752 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5753         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5754 {
5755         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5756         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5757         return 0;
5758 }
5759
5760 /*
5761  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5762  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5763  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5764  */
5765 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5766         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5767 {
5768         struct zone *zone;
5769         unsigned int cpu;
5770         int ret;
5771
5772         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5773         if (!write || (ret < 0))
5774                 return ret;
5775
5776         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5777         for_each_populated_zone(zone) {
5778                 unsigned long  high;
5779                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5780                 for_each_possible_cpu(cpu)
5781                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5782                                          high);
5783         }
5784         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5785         return 0;
5786 }
5787
5788 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5789
5790 #ifdef CONFIG_NUMA
5791 static int __init set_hashdist(char *str)
5792 {
5793         if (!str)
5794                 return 0;
5795         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5796         return 1;
5797 }
5798 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5799 #endif
5800
5801 /*
5802  * allocate a large system hash table from bootmem
5803  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5804  *   quantity of entries
5805  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5806  */
5807 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5808                                      unsigned long bucketsize,
5809                                      unsigned long numentries,
5810                                      int scale,
5811                                      int flags,
5812                                      unsigned int *_hash_shift,
5813                                      unsigned int *_hash_mask,
5814                                      unsigned long low_limit,
5815                                      unsigned long high_limit)
5816 {
5817         unsigned long long max = high_limit;
5818         unsigned long log2qty, size;
5819         void *table = NULL;
5820
5821         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5822         if (!numentries) {
5823                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5824                 numentries = nr_kernel_pages;
5825
5826                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5827                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5828                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5829
5830                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5831                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5832                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5833                 else
5834                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5835
5836                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5837                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5838                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5839                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5840                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5841                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5842                                 BUG_ON(!numentries);
5843                         }
5844                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5845                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5846         }
5847         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5848
5849         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5850         if (max == 0) {
5851                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5852                 do_div(max, bucketsize);
5853         }
5854         max = min(max, 0x80000000ULL);
5855
5856         if (numentries < low_limit)
5857                 numentries = low_limit;
5858         if (numentries > max)
5859                 numentries = max;
5860
5861         log2qty = ilog2(numentries);
5862
5863         do {
5864                 size = bucketsize << log2qty;
5865                 if (flags & HASH_EARLY)
5866                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5867                 else if (hashdist)
5868                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5869                 else {
5870                         /*
5871                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5872                          * some pages at the end of hash table which
5873                          * alloc_pages_exact() automatically does
5874                          */
5875                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5876                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5877                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5878                         }
5879                 }
5880         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5881
5882         if (!table)
5883                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5884
5885         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5886                tablename,
5887                (1UL << log2qty),
5888                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5889                size);
5890
5891         if (_hash_shift)
5892                 *_hash_shift = log2qty;
5893         if (_hash_mask)
5894                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5895
5896         return table;
5897 }
5898
5899 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5900 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5901                                                         unsigned long pfn)
5902 {
5903 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5904         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5905 #else
5906         return zone->pageblock_flags;
5907 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5908 }
5909
5910 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5911 {
5912 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5913         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5914         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5915 #else
5916         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5917         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5918 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5919 }
5920
5921 /**
5922  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5923  * @page: The page within the block of interest
5924  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5925  * @end_bitidx: The last bit of interest
5926  * returns pageblock_bits flags
5927  */
5928 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5929                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5930 {
5931         struct zone *zone;
5932         unsigned long *bitmap;
5933         unsigned long pfn, bitidx;
5934         unsigned long flags = 0;
5935         unsigned long value = 1;
5936
5937         zone = page_zone(page);
5938         pfn = page_to_pfn(page);
5939         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5940         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5941
5942         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5943                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5944                         flags |= value;
5945
5946         return flags;
5947 }
5948
5949 /**
5950  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5951  * @page: The page within the block of interest
5952  * @start_bitidx: The first bit of interest
5953  * @end_bitidx: The last bit of interest
5954  * @flags: The flags to set
5955  */
5956 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5957                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5958 {
5959         struct zone *zone;
5960         unsigned long *bitmap;
5961         unsigned long pfn, bitidx;
5962         unsigned long value = 1;
5963
5964         zone = page_zone(page);
5965         pfn = page_to_pfn(page);
5966         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5967         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5968         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5969
5970         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5971                 if (flags & value)
5972                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5973                 else
5974                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5975 }
5976
5977 /*
5978  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5979  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5980  *
5981  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5982  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5983  * expect this function should be exact.
5984  */
5985 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5986                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5987 {
5988         unsigned long pfn, iter, found;
5989         int mt;
5990
5991         /*
5992          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5993          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5994          */
5995         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5996                 return false;
5997         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5998         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5999                 return false;
6000
6001         pfn = page_to_pfn(page);
6002         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6003                 unsigned long check = pfn + iter;
6004
6005                 if (!pfn_valid_within(check))
6006                         continue;
6007
6008                 page = pfn_to_page(check);
6009
6010                 /*
6011                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6012                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6013                  * handle each tail page individually in migration.
6014                  */
6015                 if (PageHuge(page)) {
6016                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6017                         continue;
6018                 }
6019
6020                 /*
6021                  * We can't use page_count without pin a page
6022                  * because another CPU can free compound page.
6023                  * This check already skips compound tails of THP
6024                  * because their page->_count is zero at all time.
6025                  */
6026                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6027                         if (PageBuddy(page))
6028                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6029                         continue;
6030                 }
6031
6032                 /*
6033                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6034                  * page_count() is not 0.
6035                  */
6036                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6037                         continue;
6038
6039                 if (!PageLRU(page))
6040                         found++;
6041                 /*
6042                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6043                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6044                  * and it still to be fixed.
6045                  */
6046                 /*
6047                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6048                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6049                  *
6050                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6051                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6052                  * page at boot.
6053                  */
6054                 if (found > count)
6055                         return true;
6056         }
6057         return false;
6058 }
6059
6060 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6061 {
6062         struct zone *zone;
6063         unsigned long pfn;
6064
6065         /*
6066          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6067          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6068          * the zone but still within the section.
6069          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6070          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6071          */
6072         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6073                 return false;
6074
6075         zone = page_zone(page);
6076         pfn = page_to_pfn(page);
6077         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6078                 return false;
6079
6080         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6081 }
6082
6083 #ifdef CONFIG_CMA
6084
6085 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6086 {
6087         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6088                              pageblock_nr_pages) - 1);
6089 }
6090
6091 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6092 {
6093         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6094                                 pageblock_nr_pages));
6095 }
6096
6097 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6098 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6099                                         unsigned long start, unsigned long end)
6100 {
6101         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6102         unsigned long nr_reclaimed;
6103         unsigned long pfn = start;
6104         unsigned int tries = 0;
6105         int ret = 0;
6106
6107         migrate_prep();
6108
6109         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6110                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6111                         ret = -EINTR;
6112                         break;
6113                 }
6114
6115                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6116                         cc->nr_migratepages = 0;
6117                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6118                                                          pfn, end, true);
6119                         if (!pfn) {
6120                                 ret = -EINTR;
6121                                 break;
6122                         }
6123                         tries = 0;
6124                 } else if (++tries == 5) {
6125                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6126                         break;
6127                 }
6128
6129                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6130                                                         &cc->migratepages);
6131                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6132
6133                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6134                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6135         }
6136         if (ret < 0) {
6137                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6138                 return ret;
6139         }
6140         return 0;
6141 }
6142
6143 /**
6144  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6145  * @start:      start PFN to allocate
6146  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6147  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6148  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6149  *                      in range must have the same migratetype and it must
6150  *                      be either of the two.
6151  *
6152  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6153  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6154  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6155  * pages fall in.
6156  *
6157  * The PFN range must belong to a single zone.
6158  *
6159  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6160  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6161  * need to be freed with free_contig_range().
6162  */
6163 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6164                        unsigned migratetype)
6165 {
6166         unsigned long outer_start, outer_end;
6167         int ret = 0, order;
6168
6169         struct compact_control cc = {
6170                 .nr_migratepages = 0,
6171                 .order = -1,
6172                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6173                 .sync = true,
6174                 .ignore_skip_hint = true,
6175         };
6176         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6177
6178         /*
6179          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6180          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6181          * have different sizes, and due to the way page allocator
6182          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6183          * that page allocator won't try to merge buddies from
6184          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6185          * other migration type.
6186          *
6187          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6188          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6189          * we are interested in).  This will put all the pages in
6190          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6191          *
6192          * When this is done, we take the pages in range from page
6193          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6194          * page allocator will never consider using them.
6195          *
6196          * This lets us mark the pageblocks back as
6197          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6198          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6199          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6200          */
6201
6202         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6203                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6204                                        false);
6205         if (ret)
6206                 return ret;
6207
6208         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6209         if (ret)
6210                 goto done;
6211
6212         /*
6213          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6214          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6215          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6216          * What we are going to do is to allocate all pages from
6217          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6218          *
6219          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6220          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6221          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6222          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6223          * once this is done free the pages we are not interested in.
6224          *
6225          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6226          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6227          */
6228
6229         lru_add_drain_all();
6230         drain_all_pages();
6231
6232         order = 0;
6233         outer_start = start;
6234         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6235                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6236                         ret = -EBUSY;
6237                         goto done;
6238                 }
6239                 outer_start &= ~0UL << order;
6240         }
6241
6242         /* Make sure the range is really isolated. */
6243         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6244                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6245                        outer_start, end);
6246                 ret = -EBUSY;
6247                 goto done;
6248         }
6249
6250
6251         /* Grab isolated pages from freelists. */
6252         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6253         if (!outer_end) {
6254                 ret = -EBUSY;
6255                 goto done;
6256         }
6257
6258         /* Free head and tail (if any) */
6259         if (start != outer_start)
6260                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6261         if (end != outer_end)
6262                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6263
6264 done:
6265         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6266                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6267         return ret;
6268 }
6269
6270 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6271 {
6272         unsigned int count = 0;
6273
6274         for (; nr_pages--; pfn++) {
6275                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6276
6277                 count += page_count(page) != 1;
6278                 __free_page(page);
6279         }
6280         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6281 }
6282 #endif
6283
6284 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6285 /*
6286  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6287  * page high values need to be recalulated.
6288  */
6289 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6290 {
6291         unsigned cpu;
6292         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6293         for_each_possible_cpu(cpu)
6294                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6295                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6296         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6297 }
6298 #endif
6299
6300 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6301 {
6302         unsigned long flags;
6303         int cpu;
6304         struct per_cpu_pageset *pset;
6305
6306         /* avoid races with drain_pages()  */
6307         local_irq_save(flags);
6308         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6309                 for_each_online_cpu(cpu) {
6310                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6311                         drain_zonestat(zone, pset);
6312                 }
6313                 free_percpu(zone->pageset);
6314                 zone->pageset = &boot_pageset;
6315         }
6316         local_irq_restore(flags);
6317 }
6318
6319 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6320 /*
6321  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6322  */
6323 void
6324 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6325 {
6326         struct page *page;
6327         struct zone *zone;
6328         int order, i;
6329         unsigned long pfn;
6330         unsigned long flags;
6331         /* find the first valid pfn */
6332         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6333                 if (pfn_valid(pfn))
6334                         break;
6335         if (pfn == end_pfn)
6336                 return;
6337         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6338         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6339         pfn = start_pfn;
6340         while (pfn < end_pfn) {
6341                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6342                         pfn++;
6343                         continue;
6344                 }
6345                 page = pfn_to_page(pfn);
6346                 /*
6347                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6348                  * page_count() is not 0.
6349                  */
6350                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6351                         pfn++;
6352                         SetPageReserved(page);
6353                         continue;
6354                 }
6355
6356                 BUG_ON(page_count(page));
6357                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6358                 order = page_order(page);
6359 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6360                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6361                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6362 #endif
6363                 list_del(&page->lru);
6364                 rmv_page_order(page);
6365                 zone->free_area[order].nr_free--;
6366 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6367                 if (PageHighMem(page))
6368                         totalhigh_pages -= 1 << order;
6369 #endif
6370                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6371                         SetPageReserved((page+i));
6372                 pfn += (1 << order);
6373         }
6374         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6375 }
6376 #endif
6377
6378 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6379 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6380 {
6381         struct zone *zone = page_zone(page);
6382         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6383         unsigned long flags;
6384         int order;
6385
6386         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6387         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6388                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6389
6390                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6391                         break;
6392         }
6393         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6394
6395         return order < MAX_ORDER;
6396 }
6397 #endif
6398
6399 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6400         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6401         {1UL << PG_error,               "error"         },
6402         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6403         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6404         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6405         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6406         {1UL << PG_active,              "active"        },
6407         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6408         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6409         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6410         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6411         {1UL << PG_private,             "private"       },
6412         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6413         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6414 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6415         {1UL << PG_head,                "head"          },
6416         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6417 #else
6418         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6419 #endif
6420         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6421         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6422         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6423         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6424         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6425 #ifdef CONFIG_MMU
6426         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6427 #endif
6428 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6429         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6430 #endif
6431 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6432         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6433 #endif
6434 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6435         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6436 #endif
6437 };
6438
6439 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6440 {
6441         const char *delim = "";
6442         unsigned long mask;
6443         int i;
6444
6445         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6446
6447         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6448
6449         /* remove zone id */
6450         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6451
6452         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6453
6454                 mask = pageflag_names[i].mask;
6455                 if ((flags & mask) != mask)
6456                         continue;
6457
6458                 flags &= ~mask;
6459                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6460                 delim = "|";
6461         }
6462
6463         /* check for left over flags */
6464         if (flags)
6465                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6466
6467         printk(")\n");
6468 }
6469
6470 void dump_page(struct page *page)
6471 {
6472         printk(KERN_ALERT
6473                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6474                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6475                 page->mapping, page->index);
6476         dump_page_flags(page->flags);
6477         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6478 }