Merge tag 'iommu-updates-v3.10' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
69 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
70 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
71 #endif
72
73 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
74 /*
75  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
76  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
77  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
78  * defined in <linux/topology.h>.
79  */
80 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
82 #endif
83
84 /*
85  * Array of node states.
86  */
87 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
88         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
89         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
90 #ifndef CONFIG_NUMA
91         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
92 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
93         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
94 #endif
95 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
96         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif
98         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif  /* NUMA */
100 };
101 EXPORT_SYMBOL(node_states);
102
103 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
104 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
105 /*
106  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
107  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
108  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
109  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
110  */
111 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
112
113 int percpu_pagelist_fraction;
114 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
115
116 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
117 /*
118  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
119  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
120  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
121  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
122  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
123  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
124  */
125
126 static gfp_t saved_gfp_mask;
127
128 void pm_restore_gfp_mask(void)
129 {
130         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
131         if (saved_gfp_mask) {
132                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
133                 saved_gfp_mask = 0;
134         }
135 }
136
137 void pm_restrict_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         WARN_ON(saved_gfp_mask);
141         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
142         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
143 }
144
145 bool pm_suspended_storage(void)
146 {
147         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
148                 return false;
149         return true;
150 }
151 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
152
153 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
154 int pageblock_order __read_mostly;
155 #endif
156
157 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
158
159 /*
160  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
161  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
162  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
163  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
164  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
165  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
166  *
167  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
168  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
169  */
170 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
171 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
172          256,
173 #endif
174 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
175          256,
176 #endif
177 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
178          32,
179 #endif
180          32,
181 };
182
183 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
184
185 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
186 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
187          "DMA",
188 #endif
189 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
190          "DMA32",
191 #endif
192          "Normal",
193 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
194          "HighMem",
195 #endif
196          "Movable",
197 };
198
199 int min_free_kbytes = 1024;
200
201 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
202 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
203 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
204
205 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
206 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
207 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
208 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
209 static unsigned long __initdata required_movablecore;
210 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
211
212 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
213 int movable_zone;
214 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
215 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
216
217 #if MAX_NUMNODES > 1
218 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
219 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
220 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
221 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
222 #endif
223
224 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
225
226 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228
229         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
230                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
231
232         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
233                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
234 }
235
236 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
237
238 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
239 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
240 {
241         int ret = 0;
242         unsigned seq;
243         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
244         unsigned long sp, start_pfn;
245
246         do {
247                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
248                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
249                 sp = zone->spanned_pages;
250                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
251                         ret = 1;
252         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
253
254         if (ret)
255                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
256                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
257
258         return ret;
259 }
260
261 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
262 {
263         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
264                 return 0;
265         if (zone != page_zone(page))
266                 return 0;
267
268         return 1;
269 }
270 /*
271  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
272  */
273 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
274 {
275         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
276                 return 1;
277         if (!page_is_consistent(zone, page))
278                 return 1;
279
280         return 0;
281 }
282 #else
283 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         return 0;
286 }
287 #endif
288
289 static void bad_page(struct page *page)
290 {
291         static unsigned long resume;
292         static unsigned long nr_shown;
293         static unsigned long nr_unshown;
294
295         /* Don't complain about poisoned pages */
296         if (PageHWPoison(page)) {
297                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
298                 return;
299         }
300
301         /*
302          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
303          * or allow a steady drip of one report per second.
304          */
305         if (nr_shown == 60) {
306                 if (time_before(jiffies, resume)) {
307                         nr_unshown++;
308                         goto out;
309                 }
310                 if (nr_unshown) {
311                         printk(KERN_ALERT
312                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
313                                 nr_unshown);
314                         nr_unshown = 0;
315                 }
316                 nr_shown = 0;
317         }
318         if (nr_shown++ == 0)
319                 resume = jiffies + 60 * HZ;
320
321         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
322                 current->comm, page_to_pfn(page));
323         dump_page(page);
324
325         print_modules();
326         dump_stack();
327 out:
328         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
329         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
330         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
331 }
332
333 /*
334  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
335  *
336  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
337  *
338  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
339  *
340  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
341  * pointing at the head page.
342  *
343  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
344  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
345  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
346  */
347
348 static void free_compound_page(struct page *page)
349 {
350         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
351 }
352
353 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
354 {
355         int i;
356         int nr_pages = 1 << order;
357
358         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
359         set_compound_order(page, order);
360         __SetPageHead(page);
361         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
362                 struct page *p = page + i;
363                 __SetPageTail(p);
364                 set_page_count(p, 0);
365                 p->first_page = page;
366         }
367 }
368
369 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
370 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
371 {
372         int i;
373         int nr_pages = 1 << order;
374         int bad = 0;
375
376         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
377                 bad_page(page);
378                 bad++;
379         }
380
381         __ClearPageHead(page);
382
383         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
384                 struct page *p = page + i;
385
386                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
387                         bad_page(page);
388                         bad++;
389                 }
390                 __ClearPageTail(p);
391         }
392
393         return bad;
394 }
395
396 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
397 {
398         int i;
399
400         /*
401          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
402          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
403          */
404         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
405         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
406                 clear_highpage(page + i);
407 }
408
409 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
410 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
411
412 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
413 {
414         unsigned long res;
415
416         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
417                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
418                 return 0;
419         }
420         _debug_guardpage_minorder = res;
421         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
422         return 0;
423 }
424 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
425
426 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
427 {
428         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
429 }
430
431 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
432 {
433         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
434 }
435 #else
436 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
438 #endif
439
440 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
441 {
442         set_page_private(page, order);
443         __SetPageBuddy(page);
444 }
445
446 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
447 {
448         __ClearPageBuddy(page);
449         set_page_private(page, 0);
450 }
451
452 /*
453  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
454  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
455  *
456  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
457  * the following equation:
458  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
459  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
460  * 1 buddy is #10:
461  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
462  *
463  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
464  * satisfies the following equation:
465  *     P = B & ~(1 << O)
466  *
467  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
468  */
469 static inline unsigned long
470 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
471 {
472         return page_idx ^ (1 << order);
473 }
474
475 /*
476  * This function checks whether a page is free && is the buddy
477  * we can do coalesce a page and its buddy if
478  * (a) the buddy is not in a hole &&
479  * (b) the buddy is in the buddy system &&
480  * (c) a page and its buddy have the same order &&
481  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
482  *
483  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
484  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
485  *
486  * For recording page's order, we use page_private(page).
487  */
488 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
489                                                                 int order)
490 {
491         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
492                 return 0;
493
494         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
495                 return 0;
496
497         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
498                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
499                 return 1;
500         }
501
502         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
503                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
504                 return 1;
505         }
506         return 0;
507 }
508
509 /*
510  * Freeing function for a buddy system allocator.
511  *
512  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
513  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
514  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
515  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
516  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
517  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
518  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
519  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
520  * parts of the VM system.
521  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
522  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
523  * order is recorded in page_private(page) field.
524  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
525  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
526  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
527  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
528  * triggers coalescing into a block of larger size.
529  *
530  * -- nyc
531  */
532
533 static inline void __free_one_page(struct page *page,
534                 struct zone *zone, unsigned int order,
535                 int migratetype)
536 {
537         unsigned long page_idx;
538         unsigned long combined_idx;
539         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
540         struct page *buddy;
541
542         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
543
544         if (unlikely(PageCompound(page)))
545                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
546                         return;
547
548         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
549
550         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
551
552         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
553         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
554
555         while (order < MAX_ORDER-1) {
556                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
557                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
558                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
559                         break;
560                 /*
561                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
562                  * merge with it and move up one order.
563                  */
564                 if (page_is_guard(buddy)) {
565                         clear_page_guard_flag(buddy);
566                         set_page_private(page, 0);
567                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
568                                                   migratetype);
569                 } else {
570                         list_del(&buddy->lru);
571                         zone->free_area[order].nr_free--;
572                         rmv_page_order(buddy);
573                 }
574                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
575                 page = page + (combined_idx - page_idx);
576                 page_idx = combined_idx;
577                 order++;
578         }
579         set_page_order(page, order);
580
581         /*
582          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
583          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
584          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
585          * that is happening, add the free page to the tail of the list
586          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
587          * as a higher order page
588          */
589         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
590                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
591                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
592                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
593                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
594                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
595                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
596                         list_add_tail(&page->lru,
597                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
598                         goto out;
599                 }
600         }
601
602         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
603 out:
604         zone->free_area[order].nr_free++;
605 }
606
607 static inline int free_pages_check(struct page *page)
608 {
609         if (unlikely(page_mapcount(page) |
610                 (page->mapping != NULL)  |
611                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
612                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
613                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
614                 bad_page(page);
615                 return 1;
616         }
617         page_nid_reset_last(page);
618         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
619                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
620         return 0;
621 }
622
623 /*
624  * Frees a number of pages from the PCP lists
625  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
626  * count is the number of pages to free.
627  *
628  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
629  * see if this freeing clears that state.
630  *
631  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
632  * pinned" detection logic.
633  */
634 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
635                                         struct per_cpu_pages *pcp)
636 {
637         int migratetype = 0;
638         int batch_free = 0;
639         int to_free = count;
640
641         spin_lock(&zone->lock);
642         zone->all_unreclaimable = 0;
643         zone->pages_scanned = 0;
644
645         while (to_free) {
646                 struct page *page;
647                 struct list_head *list;
648
649                 /*
650                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
651                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
652                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
653                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
654                  * lists
655                  */
656                 do {
657                         batch_free++;
658                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
659                                 migratetype = 0;
660                         list = &pcp->lists[migratetype];
661                 } while (list_empty(list));
662
663                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
664                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
665                         batch_free = to_free;
666
667                 do {
668                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
669
670                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
671                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
672                         list_del(&page->lru);
673                         mt = get_freepage_migratetype(page);
674                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
675                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
676                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
677                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
678                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
679                                 if (is_migrate_cma(mt))
680                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
681                         }
682                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
683         }
684         spin_unlock(&zone->lock);
685 }
686
687 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
688                                 int migratetype)
689 {
690         spin_lock(&zone->lock);
691         zone->all_unreclaimable = 0;
692         zone->pages_scanned = 0;
693
694         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
695         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
696                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
697         spin_unlock(&zone->lock);
698 }
699
700 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
701 {
702         int i;
703         int bad = 0;
704
705         trace_mm_page_free(page, order);
706         kmemcheck_free_shadow(page, order);
707
708         if (PageAnon(page))
709                 page->mapping = NULL;
710         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
711                 bad += free_pages_check(page + i);
712         if (bad)
713                 return false;
714
715         if (!PageHighMem(page)) {
716                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
717                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
718                                            PAGE_SIZE << order);
719         }
720         arch_free_page(page, order);
721         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
722
723         return true;
724 }
725
726 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
727 {
728         unsigned long flags;
729         int migratetype;
730
731         if (!free_pages_prepare(page, order))
732                 return;
733
734         local_irq_save(flags);
735         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
736         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
737         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
738         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
739         local_irq_restore(flags);
740 }
741
742 /*
743  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
744  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
745  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
746  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
747  * put_page_bootmem() to serialize writers.
748  */
749 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
750 {
751         unsigned int nr_pages = 1 << order;
752         unsigned int loop;
753
754         prefetchw(page);
755         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
756                 struct page *p = &page[loop];
757
758                 if (loop + 1 < nr_pages)
759                         prefetchw(p + 1);
760                 __ClearPageReserved(p);
761                 set_page_count(p, 0);
762         }
763
764         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
765         set_page_refcounted(page);
766         __free_pages(page, order);
767 }
768
769 #ifdef CONFIG_CMA
770 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
771 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
772 {
773         unsigned i = pageblock_nr_pages;
774         struct page *p = page;
775
776         do {
777                 __ClearPageReserved(p);
778                 set_page_count(p, 0);
779         } while (++p, --i);
780
781         set_page_refcounted(page);
782         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
783         __free_pages(page, pageblock_order);
784         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
785 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
786         if (PageHighMem(page))
787                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
788 #endif
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area * area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1014 static inline struct page *
1015 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1016 {
1017         struct free_area * area;
1018         int current_order;
1019         struct page *page;
1020         int migratetype, i;
1021
1022         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1023         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1024                                                 --current_order) {
1025                 for (i = 0;; i++) {
1026                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1027
1028                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1029                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1030                                 break;
1031
1032                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1033                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1034                                 continue;
1035
1036                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1037                                         struct page, lru);
1038                         area->nr_free--;
1039
1040                         /*
1041                          * If breaking a large block of pages, move all free
1042                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1043                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1044                          * aggressive about taking ownership of free pages
1045                          *
1046                          * On the other hand, never change migration
1047                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1048                          * pages on different free lists. We don't
1049                          * want unmovable pages to be allocated from
1050                          * MIGRATE_CMA areas.
1051                          */
1052                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1053                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1054                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1055                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1056                                 int pages;
1057                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1058                                                                 start_migratetype);
1059
1060                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1061                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1062                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1063                                         set_pageblock_migratetype(page,
1064                                                                 start_migratetype);
1065
1066                                 migratetype = start_migratetype;
1067                         }
1068
1069                         /* Remove the page from the freelists */
1070                         list_del(&page->lru);
1071                         rmv_page_order(page);
1072
1073                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1074                         if (current_order >= pageblock_order &&
1075                             !is_migrate_cma(migratetype))
1076                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1077                                                         start_migratetype);
1078
1079                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1080                                is_migrate_cma(migratetype)
1081                              ? migratetype : start_migratetype);
1082
1083                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1084                                 start_migratetype, migratetype);
1085
1086                         return page;
1087                 }
1088         }
1089
1090         return NULL;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1095  * Call me with the zone->lock already held.
1096  */
1097 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1098                                                 int migratetype)
1099 {
1100         struct page *page;
1101
1102 retry_reserve:
1103         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1104
1105         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1106                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1107
1108                 /*
1109                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1110                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1111                  * and we want just one call site
1112                  */
1113                 if (!page) {
1114                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1115                         goto retry_reserve;
1116                 }
1117         }
1118
1119         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1120         return page;
1121 }
1122
1123 /*
1124  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1125  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1126  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1127  */
1128 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1129                         unsigned long count, struct list_head *list,
1130                         int migratetype, int cold)
1131 {
1132         int mt = migratetype, i;
1133
1134         spin_lock(&zone->lock);
1135         for (i = 0; i < count; ++i) {
1136                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1137                 if (unlikely(page == NULL))
1138                         break;
1139
1140                 /*
1141                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1142                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1143                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1144                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1145                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1146                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1147                  * properly.
1148                  */
1149                 if (likely(cold == 0))
1150                         list_add(&page->lru, list);
1151                 else
1152                         list_add_tail(&page->lru, list);
1153                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1154                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1155                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1156                                 mt = migratetype;
1157                 }
1158                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1159                 list = &page->lru;
1160                 if (is_migrate_cma(mt))
1161                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1162                                               -(1 << order));
1163         }
1164         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1165         spin_unlock(&zone->lock);
1166         return i;
1167 }
1168
1169 #ifdef CONFIG_NUMA
1170 /*
1171  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1172  * currently executing processor on remote nodes after they have
1173  * expired.
1174  *
1175  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1176  * a single processor.
1177  */
1178 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1179 {
1180         unsigned long flags;
1181         int to_drain;
1182
1183         local_irq_save(flags);
1184         if (pcp->count >= pcp->batch)
1185                 to_drain = pcp->batch;
1186         else
1187                 to_drain = pcp->count;
1188         if (to_drain > 0) {
1189                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1190                 pcp->count -= to_drain;
1191         }
1192         local_irq_restore(flags);
1193 }
1194 #endif
1195
1196 /*
1197  * Drain pages of the indicated processor.
1198  *
1199  * The processor must either be the current processor and the
1200  * thread pinned to the current processor or a processor that
1201  * is not online.
1202  */
1203 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1204 {
1205         unsigned long flags;
1206         struct zone *zone;
1207
1208         for_each_populated_zone(zone) {
1209                 struct per_cpu_pageset *pset;
1210                 struct per_cpu_pages *pcp;
1211
1212                 local_irq_save(flags);
1213                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1214
1215                 pcp = &pset->pcp;
1216                 if (pcp->count) {
1217                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1218                         pcp->count = 0;
1219                 }
1220                 local_irq_restore(flags);
1221         }
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1226  */
1227 void drain_local_pages(void *arg)
1228 {
1229         drain_pages(smp_processor_id());
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1234  *
1235  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1236  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1237  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1238  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1239  * before the call to on_each_cpu_mask().
1240  */
1241 void drain_all_pages(void)
1242 {
1243         int cpu;
1244         struct per_cpu_pageset *pcp;
1245         struct zone *zone;
1246
1247         /*
1248          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1249          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1250          */
1251         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1252
1253         /*
1254          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1255          * as offline notification will cause the notified
1256          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1257          * disables preemption as part of its processing
1258          */
1259         for_each_online_cpu(cpu) {
1260                 bool has_pcps = false;
1261                 for_each_populated_zone(zone) {
1262                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1263                         if (pcp->pcp.count) {
1264                                 has_pcps = true;
1265                                 break;
1266                         }
1267                 }
1268                 if (has_pcps)
1269                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1270                 else
1271                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1272         }
1273         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1274 }
1275
1276 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1277
1278 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1279 {
1280         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1281         unsigned long flags;
1282         int order, t;
1283         struct list_head *curr;
1284
1285         if (!zone->spanned_pages)
1286                 return;
1287
1288         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1289
1290         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1291         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1292                 if (pfn_valid(pfn)) {
1293                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1294
1295                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1296                                 swsusp_unset_page_free(page);
1297                 }
1298
1299         for_each_migratetype_order(order, t) {
1300                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1301                         unsigned long i;
1302
1303                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1304                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1305                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1306                 }
1307         }
1308         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1309 }
1310 #endif /* CONFIG_PM */
1311
1312 /*
1313  * Free a 0-order page
1314  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1315  */
1316 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1317 {
1318         struct zone *zone = page_zone(page);
1319         struct per_cpu_pages *pcp;
1320         unsigned long flags;
1321         int migratetype;
1322
1323         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1324                 return;
1325
1326         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1327         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1328         local_irq_save(flags);
1329         __count_vm_event(PGFREE);
1330
1331         /*
1332          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1333          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1334          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1335          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1336          * excessively into the page allocator
1337          */
1338         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1339                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1340                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1341                         goto out;
1342                 }
1343                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1344         }
1345
1346         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1347         if (cold)
1348                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1349         else
1350                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1351         pcp->count++;
1352         if (pcp->count >= pcp->high) {
1353                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1354                 pcp->count -= pcp->batch;
1355         }
1356
1357 out:
1358         local_irq_restore(flags);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Free a list of 0-order pages
1363  */
1364 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1365 {
1366         struct page *page, *next;
1367
1368         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1369                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1370                 free_hot_cold_page(page, cold);
1371         }
1372 }
1373
1374 /*
1375  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1376  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1377  * Each sub-page must be freed individually.
1378  *
1379  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1380  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1381  */
1382 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1383 {
1384         int i;
1385
1386         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1387         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1388
1389 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1390         /*
1391          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1392          * otherwise free the whole shadow.
1393          */
1394         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1395                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1396 #endif
1397
1398         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1399                 set_page_refcounted(page + i);
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1402
1403 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         unsigned long watermark;
1406         struct zone *zone;
1407         int mt;
1408
1409         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1410
1411         zone = page_zone(page);
1412         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1413
1414         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1415                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1416                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1417                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1418                         return 0;
1419
1420                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1421         }
1422
1423         /* Remove page from free list */
1424         list_del(&page->lru);
1425         zone->free_area[order].nr_free--;
1426         rmv_page_order(page);
1427
1428         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1429         if (order >= pageblock_order - 1) {
1430                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1431                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1432                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1433                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1434                                 set_pageblock_migratetype(page,
1435                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1436                 }
1437         }
1438
1439         return 1UL << order;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1444  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1445  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1446  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1447  * are enabled.
1448  *
1449  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1450  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1451  */
1452 int split_free_page(struct page *page)
1453 {
1454         unsigned int order;
1455         int nr_pages;
1456
1457         order = page_order(page);
1458
1459         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1460         if (!nr_pages)
1461                 return 0;
1462
1463         /* Split into individual pages */
1464         set_page_refcounted(page);
1465         split_page(page, order);
1466         return nr_pages;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1471  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1472  * or two.
1473  */
1474 static inline
1475 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1476                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1477                         int migratetype)
1478 {
1479         unsigned long flags;
1480         struct page *page;
1481         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1482
1483 again:
1484         if (likely(order == 0)) {
1485                 struct per_cpu_pages *pcp;
1486                 struct list_head *list;
1487
1488                 local_irq_save(flags);
1489                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1490                 list = &pcp->lists[migratetype];
1491                 if (list_empty(list)) {
1492                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1493                                         pcp->batch, list,
1494                                         migratetype, cold);
1495                         if (unlikely(list_empty(list)))
1496                                 goto failed;
1497                 }
1498
1499                 if (cold)
1500                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1501                 else
1502                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1503
1504                 list_del(&page->lru);
1505                 pcp->count--;
1506         } else {
1507                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1508                         /*
1509                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1510                          *
1511                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1512                          * properly detect and handle allocation failures.
1513                          *
1514                          * We most definitely don't want callers attempting to
1515                          * allocate greater than order-1 page units with
1516                          * __GFP_NOFAIL.
1517                          */
1518                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1519                 }
1520                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1521                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1522                 spin_unlock(&zone->lock);
1523                 if (!page)
1524                         goto failed;
1525                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1526                                           get_pageblock_migratetype(page));
1527         }
1528
1529         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1530         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1531         local_irq_restore(flags);
1532
1533         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1534         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1535                 goto again;
1536         return page;
1537
1538 failed:
1539         local_irq_restore(flags);
1540         return NULL;
1541 }
1542
1543 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1544
1545 static struct {
1546         struct fault_attr attr;
1547
1548         u32 ignore_gfp_highmem;
1549         u32 ignore_gfp_wait;
1550         u32 min_order;
1551 } fail_page_alloc = {
1552         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1553         .ignore_gfp_wait = 1,
1554         .ignore_gfp_highmem = 1,
1555         .min_order = 1,
1556 };
1557
1558 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1559 {
1560         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1561 }
1562 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1563
1564 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1565 {
1566         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1567                 return false;
1568         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1569                 return false;
1570         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1571                 return false;
1572         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1573                 return false;
1574
1575         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1576 }
1577
1578 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1579
1580 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1581 {
1582         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1583         struct dentry *dir;
1584
1585         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1586                                         &fail_page_alloc.attr);
1587         if (IS_ERR(dir))
1588                 return PTR_ERR(dir);
1589
1590         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1591                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1592                 goto fail;
1593         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1594                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1595                 goto fail;
1596         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1597                                 &fail_page_alloc.min_order))
1598                 goto fail;
1599
1600         return 0;
1601 fail:
1602         debugfs_remove_recursive(dir);
1603
1604         return -ENOMEM;
1605 }
1606
1607 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1608
1609 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1610
1611 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1612
1613 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1614 {
1615         return false;
1616 }
1617
1618 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1619
1620 /*
1621  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1622  * of the allocation.
1623  */
1624 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1625                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1626 {
1627         /* free_pages my go negative - that's OK */
1628         long min = mark;
1629         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1630         int o;
1631
1632         free_pages -= (1 << order) - 1;
1633         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1634                 min -= min / 2;
1635         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1636                 min -= min / 4;
1637 #ifdef CONFIG_CMA
1638         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1639         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1640                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1641 #endif
1642         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1643                 return false;
1644         for (o = 0; o < order; o++) {
1645                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1646                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1647
1648                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1649                 min >>= 1;
1650
1651                 if (free_pages <= min)
1652                         return false;
1653         }
1654         return true;
1655 }
1656
1657 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1658                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1659 {
1660         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1661                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1662 }
1663
1664 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1665                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1666 {
1667         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1668
1669         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1670                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1671
1672         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1673                                                                 free_pages);
1674 }
1675
1676 #ifdef CONFIG_NUMA
1677 /*
1678  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1679  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1680  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1681  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1682  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1683  *
1684  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1685  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1686  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1687  *
1688  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1689  * nothing and returns NULL.
1690  *
1691  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1692  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1693  *
1694  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1695  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1696  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1697  * quickly as we can.
1698  */
1699 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1700 {
1701         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1702         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1703
1704         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1705         if (!zlc)
1706                 return NULL;
1707
1708         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1709                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1710                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1711         }
1712
1713         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1714                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1715                                         &node_states[N_MEMORY];
1716         return allowednodes;
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1721  * if it is worth looking at further for free memory:
1722  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1723  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1724  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1725  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1726  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1727  * else return false (zero) if it is not.
1728  *
1729  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1730  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1731  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1732  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1733  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1734  * into the second scan of the zonelist.
1735  *
1736  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1737  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1738  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1739  * unturned looking for a free page.
1740  */
1741 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1742                                                 nodemask_t *allowednodes)
1743 {
1744         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1745         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1746         int n;                          /* node that zone *z is on */
1747
1748         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1749         if (!zlc)
1750                 return 1;
1751
1752         i = z - zonelist->_zonerefs;
1753         n = zlc->z_to_n[i];
1754
1755         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1756         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1761  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1762  * from that zone don't waste time re-examining it.
1763  */
1764 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1765 {
1766         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1767         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1768
1769         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1770         if (!zlc)
1771                 return;
1772
1773         i = z - zonelist->_zonerefs;
1774
1775         set_bit(i, zlc->fullzones);
1776 }
1777
1778 /*
1779  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1780  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1781  */
1782 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1783 {
1784         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1785
1786         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1787         if (!zlc)
1788                 return;
1789
1790         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1791 }
1792
1793 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1794 {
1795         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1796 }
1797
1798 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1799 {
1800         int i;
1801
1802         for_each_online_node(i)
1803                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1804                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1805                 else
1806                         zone_reclaim_mode = 1;
1807 }
1808
1809 #else   /* CONFIG_NUMA */
1810
1811 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1812 {
1813         return NULL;
1814 }
1815
1816 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1817                                 nodemask_t *allowednodes)
1818 {
1819         return 1;
1820 }
1821
1822 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1823 {
1824 }
1825
1826 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1827 {
1828 }
1829
1830 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1831 {
1832         return true;
1833 }
1834
1835 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1836 {
1837 }
1838 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1839
1840 /*
1841  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1842  * a page.
1843  */
1844 static struct page *
1845 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1846                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1847                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1848 {
1849         struct zoneref *z;
1850         struct page *page = NULL;
1851         int classzone_idx;
1852         struct zone *zone;
1853         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1854         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1855         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1856
1857         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1858 zonelist_scan:
1859         /*
1860          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1861          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1862          */
1863         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1864                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1865                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1866                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1867                                 continue;
1868                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1869                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1870                                 continue;
1871                 /*
1872                  * When allocating a page cache page for writing, we
1873                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1874                  * limit, such that no single zone holds more than its
1875                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1876                  * The dirty limits take into account the zone's
1877                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1878                  * should be able to balance it without having to
1879                  * write pages from its LRU list.
1880                  *
1881                  * This may look like it could increase pressure on
1882                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1883                  * before they are full.  But the pages that do spill
1884                  * over are limited as the lower zones are protected
1885                  * by this very same mechanism.  It should not become
1886                  * a practical burden to them.
1887                  *
1888                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1889                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1890                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1891                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1892                  * zones are together not big enough to reach the
1893                  * global limit.  The proper fix for these situations
1894                  * will require awareness of zones in the
1895                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1896                  */
1897                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1898                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1899                         goto this_zone_full;
1900
1901                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1902                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1903                         unsigned long mark;
1904                         int ret;
1905
1906                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1907                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1908                                     classzone_idx, alloc_flags))
1909                                 goto try_this_zone;
1910
1911                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1912                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1913                                 /*
1914                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1915                                  * and before considering the first zone allowed
1916                                  * by the cpuset.
1917                                  */
1918                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1919                                 zlc_active = 1;
1920                                 did_zlc_setup = 1;
1921                         }
1922
1923                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1924                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1925                                 goto this_zone_full;
1926
1927                         /*
1928                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1929                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1930                          */
1931                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1932                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1933                                 continue;
1934
1935                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1936                         switch (ret) {
1937                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1938                                 /* did not scan */
1939                                 continue;
1940                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1941                                 /* scanned but unreclaimable */
1942                                 continue;
1943                         default:
1944                                 /* did we reclaim enough */
1945                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1946                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1947                                         goto try_this_zone;
1948
1949                                 /*
1950                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1951                                  * Only mark the zone full if checking the min
1952                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1953                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1954                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1955                                  * when the watermark is between the low and
1956                                  * min watermarks.
1957                                  */
1958                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1959                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1960                                         goto this_zone_full;
1961
1962                                 continue;
1963                         }
1964                 }
1965
1966 try_this_zone:
1967                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1968                                                 gfp_mask, migratetype);
1969                 if (page)
1970                         break;
1971 this_zone_full:
1972                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1973                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1974         }
1975
1976         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1977                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1978                 zlc_active = 0;
1979                 goto zonelist_scan;
1980         }
1981
1982         if (page)
1983                 /*
1984                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1985                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1986                  * that the caller is taking steps that will free more
1987                  * memory. The caller should avoid the page being used
1988                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1989                  */
1990                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1991
1992         return page;
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1997  * meminfo in irq context.
1998  */
1999 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2000 {
2001         bool ret = false;
2002
2003 #if NODES_SHIFT > 8
2004         ret = in_interrupt();
2005 #endif
2006         return ret;
2007 }
2008
2009 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2010                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2011                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2012
2013 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2014 {
2015         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2016
2017         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2018             debug_guardpage_minorder() > 0)
2019                 return;
2020
2021         /*
2022          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2023          * be inhibited in non-blockable contexts.
2024          */
2025         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2026                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2027
2028         /*
2029          * This documents exceptions given to allocations in certain
2030          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2031          * of allowed nodes.
2032          */
2033         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2034                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2035                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2036                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2037         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2038                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2039
2040         if (fmt) {
2041                 struct va_format vaf;
2042                 va_list args;
2043
2044                 va_start(args, fmt);
2045
2046                 vaf.fmt = fmt;
2047                 vaf.va = &args;
2048
2049                 pr_warn("%pV", &vaf);
2050
2051                 va_end(args);
2052         }
2053
2054         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2055                 current->comm, order, gfp_mask);
2056
2057         dump_stack();
2058         if (!should_suppress_show_mem())
2059                 show_mem(filter);
2060 }
2061
2062 static inline int
2063 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2064                                 unsigned long did_some_progress,
2065                                 unsigned long pages_reclaimed)
2066 {
2067         /* Do not loop if specifically requested */
2068         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2069                 return 0;
2070
2071         /* Always retry if specifically requested */
2072         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2073                 return 1;
2074
2075         /*
2076          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2077          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2078          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2079          */
2080         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2081                 return 0;
2082
2083         /*
2084          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2085          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2086          * implementations.
2087          */
2088         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2089                 return 1;
2090
2091         /*
2092          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2093          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2094          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2095          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2096          * allocation still fails, we stop retrying.
2097          */
2098         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2099                 return 1;
2100
2101         return 0;
2102 }
2103
2104 static inline struct page *
2105 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2106         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2107         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2108         int migratetype)
2109 {
2110         struct page *page;
2111
2112         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2113         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2114                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2115                 return NULL;
2116         }
2117
2118         /*
2119          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2120          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2121          * we're still under heavy pressure.
2122          */
2123         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2124                 order, zonelist, high_zoneidx,
2125                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2126                 preferred_zone, migratetype);
2127         if (page)
2128                 goto out;
2129
2130         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2131                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2132                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2133                         goto out;
2134                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2135                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2136                         goto out;
2137                 /*
2138                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2139                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2140                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2141                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2142                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2143                  */
2144                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2145                         goto out;
2146         }
2147         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2148         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2149
2150 out:
2151         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2152         return page;
2153 }
2154
2155 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2156 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2157 static struct page *
2158 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2159         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2160         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2161         int migratetype, bool sync_migration,
2162         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2163         unsigned long *did_some_progress)
2164 {
2165         if (!order)
2166                 return NULL;
2167
2168         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2169                 *deferred_compaction = true;
2170                 return NULL;
2171         }
2172
2173         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2174         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2175                                                 nodemask, sync_migration,
2176                                                 contended_compaction);
2177         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2178
2179         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2180                 struct page *page;
2181
2182                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2183                 drain_pages(get_cpu());
2184                 put_cpu();
2185
2186                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2187                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2188                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2189                                 preferred_zone, migratetype);
2190                 if (page) {
2191                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2192                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2193                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2194                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2195                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2196                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2197                         return page;
2198                 }
2199
2200                 /*
2201                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2202                  * The most likely reason is that pages exist,
2203                  * but not enough to satisfy watermarks.
2204                  */
2205                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2206
2207                 /*
2208                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2209                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2210                  */
2211                 if (sync_migration)
2212                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2213
2214                 cond_resched();
2215         }
2216
2217         return NULL;
2218 }
2219 #else
2220 static inline struct page *
2221 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2222         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2223         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2224         int migratetype, bool sync_migration,
2225         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2226         unsigned long *did_some_progress)
2227 {
2228         return NULL;
2229 }
2230 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2231
2232 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2233 static int
2234 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2235                   nodemask_t *nodemask)
2236 {
2237         struct reclaim_state reclaim_state;
2238         int progress;
2239
2240         cond_resched();
2241
2242         /* We now go into synchronous reclaim */
2243         cpuset_memory_pressure_bump();
2244         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2245         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2246         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2247         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2248
2249         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2250
2251         current->reclaim_state = NULL;
2252         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2253         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2254
2255         cond_resched();
2256
2257         return progress;
2258 }
2259
2260 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2261 static inline struct page *
2262 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2263         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2264         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2265         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2266 {
2267         struct page *page = NULL;
2268         bool drained = false;
2269
2270         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2271                                                nodemask);
2272         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2273                 return NULL;
2274
2275         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2276         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2277                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2278
2279 retry:
2280         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2281                                         zonelist, high_zoneidx,
2282                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2283                                         preferred_zone, migratetype);
2284
2285         /*
2286          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2287          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2288          */
2289         if (!page && !drained) {
2290                 drain_all_pages();
2291                 drained = true;
2292                 goto retry;
2293         }
2294
2295         return page;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2300  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2301  */
2302 static inline struct page *
2303 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2304         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2305         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2306         int migratetype)
2307 {
2308         struct page *page;
2309
2310         do {
2311                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2312                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2313                         preferred_zone, migratetype);
2314
2315                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2316                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2317         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2318
2319         return page;
2320 }
2321
2322 static inline
2323 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2324                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2325                                                 enum zone_type classzone_idx)
2326 {
2327         struct zoneref *z;
2328         struct zone *zone;
2329
2330         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2331                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2332 }
2333
2334 static inline int
2335 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2336 {
2337         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2338         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2339
2340         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2341         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2342
2343         /*
2344          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2345          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2346          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2347          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2348          */
2349         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2350
2351         if (!wait) {
2352                 /*
2353                  * Not worth trying to allocate harder for
2354                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2355                  */
2356                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2357                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2358                 /*
2359                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2360                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2361                  */
2362                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2363         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2364                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2365
2366         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2367                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2368                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2369                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2370                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2371                 else if (!in_interrupt() &&
2372                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2373                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2374                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2375         }
2376 #ifdef CONFIG_CMA
2377         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2378                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2379 #endif
2380         return alloc_flags;
2381 }
2382
2383 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2384 {
2385         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2386 }
2387
2388 static inline struct page *
2389 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2390         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2391         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2392         int migratetype)
2393 {
2394         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2395         struct page *page = NULL;
2396         int alloc_flags;
2397         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2398         unsigned long did_some_progress;
2399         bool sync_migration = false;
2400         bool deferred_compaction = false;
2401         bool contended_compaction = false;
2402
2403         /*
2404          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2405          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2406          * be using allocators in order of preference for an area that is
2407          * too large.
2408          */
2409         if (order >= MAX_ORDER) {
2410                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2411                 return NULL;
2412         }
2413
2414         /*
2415          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2416          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2417          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2418          * using a larger set of nodes after it has established that the
2419          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2420          * over allocated.
2421          */
2422         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2423                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2424                 goto nopage;
2425
2426 restart:
2427         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2428                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2429                                                 zone_idx(preferred_zone));
2430
2431         /*
2432          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2433          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2434          * to how we want to proceed.
2435          */
2436         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2437
2438         /*
2439          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2440          * cpusets.
2441          */
2442         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2443                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2444                                         &preferred_zone);
2445
2446 rebalance:
2447         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2448         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2449                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2450                         preferred_zone, migratetype);
2451         if (page)
2452                 goto got_pg;
2453
2454         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2455         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2456                 /*
2457                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2458                  * the allocation is high priority and these type of
2459                  * allocations are system rather than user orientated
2460                  */
2461                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2462
2463                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2464                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2465                                 preferred_zone, migratetype);
2466                 if (page) {
2467                         goto got_pg;
2468                 }
2469         }
2470
2471         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2472         if (!wait)
2473                 goto nopage;
2474
2475         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2476         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2477                 goto nopage;
2478
2479         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2480         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2481                 goto nopage;
2482
2483         /*
2484          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2485          * attempts after direct reclaim are synchronous
2486          */
2487         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2488                                         zonelist, high_zoneidx,
2489                                         nodemask,
2490                                         alloc_flags, preferred_zone,
2491                                         migratetype, sync_migration,
2492                                         &contended_compaction,
2493                                         &deferred_compaction,
2494                                         &did_some_progress);
2495         if (page)
2496                 goto got_pg;
2497         sync_migration = true;
2498
2499         /*
2500          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2501          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2502          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2503          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2504          */
2505         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2506                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2507                 goto nopage;
2508
2509         /* Try direct reclaim and then allocating */
2510         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2511                                         zonelist, high_zoneidx,
2512                                         nodemask,
2513                                         alloc_flags, preferred_zone,
2514                                         migratetype, &did_some_progress);
2515         if (page)
2516                 goto got_pg;
2517
2518         /*
2519          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2520          * running out of options and have to consider going OOM
2521          */
2522         if (!did_some_progress) {
2523                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2524                         if (oom_killer_disabled)
2525                                 goto nopage;
2526                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2527                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2528                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2529                                 goto nopage;
2530                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2531                                         zonelist, high_zoneidx,
2532                                         nodemask, preferred_zone,
2533                                         migratetype);
2534                         if (page)
2535                                 goto got_pg;
2536
2537                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2538                                 /*
2539                                  * The oom killer is not called for high-order
2540                                  * allocations that may fail, so if no progress
2541                                  * is being made, there are no other options and
2542                                  * retrying is unlikely to help.
2543                                  */
2544                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2545                                         goto nopage;
2546                                 /*
2547                                  * The oom killer is not called for lowmem
2548                                  * allocations to prevent needlessly killing
2549                                  * innocent tasks.
2550                                  */
2551                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2552                                         goto nopage;
2553                         }
2554
2555                         goto restart;
2556                 }
2557         }
2558
2559         /* Check if we should retry the allocation */
2560         pages_reclaimed += did_some_progress;
2561         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2562                                                 pages_reclaimed)) {
2563                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2564                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2565                 goto rebalance;
2566         } else {
2567                 /*
2568                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2569                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2570                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2571                  */
2572                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2573                                         zonelist, high_zoneidx,
2574                                         nodemask,
2575                                         alloc_flags, preferred_zone,
2576                                         migratetype, sync_migration,
2577                                         &contended_compaction,
2578                                         &deferred_compaction,
2579                                         &did_some_progress);
2580                 if (page)
2581                         goto got_pg;
2582         }
2583
2584 nopage:
2585         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2586         return page;
2587 got_pg:
2588         if (kmemcheck_enabled)
2589                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2590
2591         return page;
2592 }
2593
2594 /*
2595  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2596  */
2597 struct page *
2598 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2599                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2600 {
2601         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2602         struct zone *preferred_zone;
2603         struct page *page = NULL;
2604         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2605         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2606         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2607         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2608
2609         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2610
2611         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2612
2613         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2614
2615         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2616                 return NULL;
2617
2618         /*
2619          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2620          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2621          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2622          */
2623         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2624                 return NULL;
2625
2626         /*
2627          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2628          * verified in the (always inline) callee
2629          */
2630         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2631                 return NULL;
2632
2633 retry_cpuset:
2634         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2635
2636         /* The preferred zone is used for statistics later */
2637         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2638                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2639                                 &preferred_zone);
2640         if (!preferred_zone)
2641                 goto out;
2642
2643 #ifdef CONFIG_CMA
2644         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2645                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2646 #endif
2647         /* First allocation attempt */
2648         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2649                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2650                         preferred_zone, migratetype);
2651         if (unlikely(!page)) {
2652                 /*
2653                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2654                  * can deadlock because I/O on the device might not
2655                  * complete.
2656                  */
2657                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2658                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2659                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2660                                 preferred_zone, migratetype);
2661         }
2662
2663         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2664
2665 out:
2666         /*
2667          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2668          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2669          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2670          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2671          */
2672         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2673                 goto retry_cpuset;
2674
2675         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2676
2677         return page;
2678 }
2679 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2680
2681 /*
2682  * Common helper functions.
2683  */
2684 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2685 {
2686         struct page *page;
2687
2688         /*
2689          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2690          * a highmem page
2691          */
2692         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2693
2694         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2695         if (!page)
2696                 return 0;
2697         return (unsigned long) page_address(page);
2698 }
2699 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2700
2701 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2702 {
2703         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2704 }
2705 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2706
2707 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2708 {
2709         if (put_page_testzero(page)) {
2710                 if (order == 0)
2711                         free_hot_cold_page(page, 0);
2712                 else
2713                         __free_pages_ok(page, order);
2714         }
2715 }
2716
2717 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2718
2719 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2720 {
2721         if (addr != 0) {
2722                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2723                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2724         }
2725 }
2726
2727 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2728
2729 /*
2730  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2731  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2732  *
2733  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2734  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2735  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2736  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2737  *
2738  * The caller knows better which flags it relies on.
2739  */
2740 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2741 {
2742         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2743         __free_pages(page, order);
2744 }
2745
2746 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2747 {
2748         if (addr != 0) {
2749                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2750                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2751         }
2752 }
2753
2754 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2755 {
2756         if (addr) {
2757                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2758                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2759
2760                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2761                 while (used < alloc_end) {
2762                         free_page(used);
2763                         used += PAGE_SIZE;
2764                 }
2765         }
2766         return (void *)addr;
2767 }
2768
2769 /**
2770  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2771  * @size: the number of bytes to allocate
2772  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2773  *
2774  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2775  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2776  * allocate memory in power-of-two pages.
2777  *
2778  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2779  *
2780  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2781  */
2782 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2783 {
2784         unsigned int order = get_order(size);
2785         unsigned long addr;
2786
2787         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2788         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2789 }
2790 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2791
2792 /**
2793  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2794  *                         pages on a node.
2795  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2796  * @size: the number of bytes to allocate
2797  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2798  *
2799  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2800  * back.
2801  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2802  * but is not exact.
2803  */
2804 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2805 {
2806         unsigned order = get_order(size);
2807         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2808         if (!p)
2809                 return NULL;
2810         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2811 }
2812 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2813
2814 /**
2815  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2816  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2817  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2818  *
2819  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2820  */
2821 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2822 {
2823         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2824         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2825
2826         while (addr < end) {
2827                 free_page(addr);
2828                 addr += PAGE_SIZE;
2829         }
2830 }
2831 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2832
2833 /**
2834  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2835  * @offset: The zone index of the highest zone
2836  *
2837  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2838  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2839  * zone, the number of pages is calculated as:
2840  *     present_pages - high_pages
2841  */
2842 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2843 {
2844         struct zoneref *z;
2845         struct zone *zone;
2846
2847         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2848         unsigned long sum = 0;
2849
2850         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2851
2852         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2853                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2854                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2855                 if (size > high)
2856                         sum += size - high;
2857         }
2858
2859         return sum;
2860 }
2861
2862 /**
2863  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2864  *
2865  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2866  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2867  */
2868 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2869 {
2870         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2871 }
2872 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2873
2874 /**
2875  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2876  *
2877  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2878  * high watermark within all zones.
2879  */
2880 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2881 {
2882         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2883 }
2884
2885 static inline void show_node(struct zone *zone)
2886 {
2887         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2888                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2889 }
2890
2891 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2892 {
2893         val->totalram = totalram_pages;
2894         val->sharedram = 0;
2895         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2896         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2897         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2898         val->freehigh = nr_free_highpages();
2899         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2900 }
2901
2902 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2903
2904 #ifdef CONFIG_NUMA
2905 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2906 {
2907         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2908
2909         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2910         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2911 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2912         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2913         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2914                         NR_FREE_PAGES);
2915 #else
2916         val->totalhigh = 0;
2917         val->freehigh = 0;
2918 #endif
2919         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2920 }
2921 #endif
2922
2923 /*
2924  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2925  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2926  */
2927 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2928 {
2929         bool ret = false;
2930         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2931
2932         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2933                 goto out;
2934
2935         do {
2936                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2937                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2938         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2939 out:
2940         return ret;
2941 }
2942
2943 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2944
2945 static void show_migration_types(unsigned char type)
2946 {
2947         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2948                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2949                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2950                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2951                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2952 #ifdef CONFIG_CMA
2953                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2954 #endif
2955 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2956                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2957 #endif
2958         };
2959         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2960         char *p = tmp;
2961         int i;
2962
2963         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2964                 if (type & (1 << i))
2965                         *p++ = types[i];
2966         }
2967
2968         *p = '\0';
2969         printk("(%s) ", tmp);
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2974  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2975  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2976  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2977  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2978  */
2979 void show_free_areas(unsigned int filter)
2980 {
2981         int cpu;
2982         struct zone *zone;
2983
2984         for_each_populated_zone(zone) {
2985                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2986                         continue;
2987                 show_node(zone);
2988                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2989
2990                 for_each_online_cpu(cpu) {
2991                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2992
2993                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2994
2995                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2996                                cpu, pageset->pcp.high,
2997                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2998                 }
2999         }
3000
3001         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3002                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3003                 " unevictable:%lu"
3004                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3005                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3006                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3007                 " free_cma:%lu\n",
3008                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3009                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3010                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3011                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3012                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3013                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3014                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3015                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3016                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3017                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3018                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3019                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3020                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3021                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3022                 global_page_state(NR_SHMEM),
3023                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3024                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3025                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3026
3027         for_each_populated_zone(zone) {
3028                 int i;
3029
3030                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3031                         continue;
3032                 show_node(zone);
3033                 printk("%s"
3034                         " free:%lukB"
3035                         " min:%lukB"
3036                         " low:%lukB"
3037                         " high:%lukB"
3038                         " active_anon:%lukB"
3039                         " inactive_anon:%lukB"
3040                         " active_file:%lukB"
3041                         " inactive_file:%lukB"
3042                         " unevictable:%lukB"
3043                         " isolated(anon):%lukB"
3044                         " isolated(file):%lukB"
3045                         " present:%lukB"
3046                         " managed:%lukB"
3047                         " mlocked:%lukB"
3048                         " dirty:%lukB"
3049                         " writeback:%lukB"
3050                         " mapped:%lukB"
3051                         " shmem:%lukB"
3052                         " slab_reclaimable:%lukB"
3053                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3054                         " kernel_stack:%lukB"
3055                         " pagetables:%lukB"
3056                         " unstable:%lukB"
3057                         " bounce:%lukB"
3058                         " free_cma:%lukB"
3059                         " writeback_tmp:%lukB"
3060                         " pages_scanned:%lu"
3061                         " all_unreclaimable? %s"
3062                         "\n",
3063                         zone->name,
3064                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3065                         K(min_wmark_pages(zone)),
3066                         K(low_wmark_pages(zone)),
3067                         K(high_wmark_pages(zone)),
3068                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3069                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3070                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3071                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3072                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3073                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3074                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3075                         K(zone->present_pages),
3076                         K(zone->managed_pages),
3077                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3078                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3079                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3080                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3081                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3082                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3083                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3084                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3085                                 THREAD_SIZE / 1024,
3086                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3087                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3088                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3089                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3090                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3091                         zone->pages_scanned,
3092                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3093                         );
3094                 printk("lowmem_reserve[]:");
3095                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3096                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3097                 printk("\n");
3098         }
3099
3100         for_each_populated_zone(zone) {
3101                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3102                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3103
3104                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3105                         continue;
3106                 show_node(zone);
3107                 printk("%s: ", zone->name);
3108
3109                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3110                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3111                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3112                         int type;
3113
3114                         nr[order] = area->nr_free;
3115                         total += nr[order] << order;
3116
3117                         types[order] = 0;
3118                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3119                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3120                                         types[order] |= 1 << type;
3121                         }
3122                 }
3123                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3124                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3125                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3126                         if (nr[order])
3127                                 show_migration_types(types[order]);
3128                 }
3129                 printk("= %lukB\n", K(total));
3130         }
3131
3132         hugetlb_show_meminfo();
3133
3134         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3135
3136         show_swap_cache_info();
3137 }
3138
3139 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3140 {
3141         zoneref->zone = zone;
3142         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * Builds allocation fallback zone lists.
3147  *
3148  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3149  */
3150 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3151                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3152 {
3153         struct zone *zone;
3154
3155         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3156         zone_type++;
3157
3158         do {
3159                 zone_type--;
3160                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3161                 if (populated_zone(zone)) {
3162                         zoneref_set_zone(zone,
3163                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3164                         check_highest_zone(zone_type);
3165                 }
3166
3167         } while (zone_type);
3168         return nr_zones;
3169 }
3170
3171
3172 /*
3173  *  zonelist_order:
3174  *  0 = automatic detection of better ordering.
3175  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3176  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3177  *
3178  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3179  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3180  */
3181 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3182 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3183 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3184
3185 /* zonelist order in the kernel.
3186  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3187  */
3188 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3189 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3190
3191
3192 #ifdef CONFIG_NUMA
3193 /* The value user specified ....changed by config */
3194 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3195 /* string for sysctl */
3196 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3197 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3198
3199 /*
3200  * interface for configure zonelist ordering.
3201  * command line option "numa_zonelist_order"
3202  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3203  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3204  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3205  */
3206
3207 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3208 {
3209         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3210                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3211         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3212                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3213         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3214                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3215         } else {
3216                 printk(KERN_WARNING
3217                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3218                         "%s\n", s);
3219                 return -EINVAL;
3220         }
3221         return 0;
3222 }
3223
3224 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3225 {
3226         int ret;
3227
3228         if (!s)
3229                 return 0;
3230
3231         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3232         if (ret == 0)
3233                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3234
3235         return ret;
3236 }
3237 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3238
3239 /*
3240  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3241  */
3242 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3243                 void __user *buffer, size_t *length,
3244                 loff_t *ppos)
3245 {
3246         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3247         int ret;
3248         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3249
3250         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3251         if (write)
3252                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3253         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3254         if (ret)
3255                 goto out;
3256         if (write) {
3257                 int oldval = user_zonelist_order;
3258                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3259                         /*
3260                          * bogus value.  restore saved string
3261                          */
3262                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3263                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3264                         user_zonelist_order = oldval;
3265                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3266                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3267                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3268                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3269                 }
3270         }
3271 out:
3272         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3273         return ret;
3274 }
3275
3276
3277 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3278 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3279
3280 /**
3281  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3282  * @node: node whose fallback list we're appending
3283  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3284  *
3285  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3286  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3287  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3288  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3289  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3290  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3291  * on them otherwise.
3292  * It returns -1 if no node is found.
3293  */
3294 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3295 {
3296         int n, val;
3297         int min_val = INT_MAX;
3298         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3299         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3300
3301         /* Use the local node if we haven't already */
3302         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3303                 node_set(node, *used_node_mask);
3304                 return node;
3305         }
3306
3307         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3308
3309                 /* Don't want a node to appear more than once */
3310                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3311                         continue;
3312
3313                 /* Use the distance array to find the distance */
3314                 val = node_distance(node, n);
3315
3316                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3317                 val += (n < node);
3318
3319                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3320                 tmp = cpumask_of_node(n);
3321                 if (!cpumask_empty(tmp))
3322                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3323
3324                 /* Slight preference for less loaded node */
3325                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3326                 val += node_load[n];
3327
3328                 if (val < min_val) {
3329                         min_val = val;
3330                         best_node = n;
3331                 }
3332         }
3333
3334         if (best_node >= 0)
3335                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3336
3337         return best_node;
3338 }
3339
3340
3341 /*
3342  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3343  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3344  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3345  */
3346 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3347 {
3348         int j;
3349         struct zonelist *zonelist;
3350
3351         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3352         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3353                 ;
3354         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3355                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3356         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3357         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3358 }
3359
3360 /*
3361  * Build gfp_thisnode zonelists
3362  */
3363 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3364 {
3365         int j;
3366         struct zonelist *zonelist;
3367
3368         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3369         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3370         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3371         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3372 }
3373
3374 /*
3375  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3376  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3377  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3378  * may still exist in local DMA zone.
3379  */
3380 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3381
3382 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3383 {
3384         int pos, j, node;
3385         int zone_type;          /* needs to be signed */
3386         struct zone *z;
3387         struct zonelist *zonelist;
3388
3389         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3390         pos = 0;
3391         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3392                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3393                         node = node_order[j];
3394                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3395                         if (populated_zone(z)) {
3396                                 zoneref_set_zone(z,
3397                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3398                                 check_highest_zone(zone_type);
3399                         }
3400                 }
3401         }
3402         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3403         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3404 }
3405
3406 static int default_zonelist_order(void)
3407 {
3408         int nid, zone_type;
3409         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3410         struct zone *z;
3411         int average_size;
3412         /*
3413          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3414          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3415          * into OOM very easily.
3416          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3417          */
3418         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3419         low_kmem_size = 0;
3420         total_size = 0;
3421         for_each_online_node(nid) {
3422                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3423                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3424                         if (populated_zone(z)) {
3425                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3426                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3427                                 total_size += z->present_pages;
3428                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3429                                 /*
3430                                  * If any node has only lowmem, then node order
3431                                  * is preferred to allow kernel allocations
3432                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3433                                  * on other nodes when there is an abundance of
3434                                  * lowmem available to allocate from.
3435                                  */
3436                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3437                         }
3438                 }
3439         }
3440         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3441             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3442                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3443         /*
3444          * look into each node's config.
3445          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3446          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3447          */
3448         average_size = total_size /
3449                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3450         for_each_online_node(nid) {
3451                 low_kmem_size = 0;
3452                 total_size = 0;
3453                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3454                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3455                         if (populated_zone(z)) {
3456                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3457                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3458                                 total_size += z->present_pages;
3459                         }
3460                 }
3461                 if (low_kmem_size &&
3462                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3463                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3464                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3465         }
3466         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3467 }
3468
3469 static void set_zonelist_order(void)
3470 {
3471         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3472                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3473         else
3474                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3475 }
3476
3477 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3478 {
3479         int j, node, load;
3480         enum zone_type i;
3481         nodemask_t used_mask;
3482         int local_node, prev_node;
3483         struct zonelist *zonelist;
3484         int order = current_zonelist_order;
3485
3486         /* initialize zonelists */
3487         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3488                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3489                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3490                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3491         }
3492
3493         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3494         local_node = pgdat->node_id;
3495         load = nr_online_nodes;
3496         prev_node = local_node;
3497         nodes_clear(used_mask);
3498
3499         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3500         j = 0;
3501
3502         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3503                 /*
3504                  * We don't want to pressure a particular node.
3505                  * So adding penalty to the first node in same
3506                  * distance group to make it round-robin.
3507                  */
3508                 if (node_distance(local_node, node) !=
3509                     node_distance(local_node, prev_node))
3510                         node_load[node] = load;
3511
3512                 prev_node = node;
3513                 load--;
3514                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3515                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3516                 else
3517                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3518         }
3519
3520         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3521                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3522                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3523         }
3524
3525         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3526 }
3527
3528 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3529 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3530 {
3531         struct zonelist *zonelist;
3532         struct zonelist_cache *zlc;
3533         struct zoneref *z;
3534
3535         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3536         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3537         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3538         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3539                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3540 }
3541
3542 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3543 /*
3544  * Return node id of node used for "local" allocations.
3545  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3546  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3547  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3548  */
3549 int local_memory_node(int node)
3550 {
3551         struct zone *zone;
3552
3553         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3554                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3555                                    NULL,
3556                                    &zone);
3557         return zone->node;
3558 }
3559 #endif
3560
3561 #else   /* CONFIG_NUMA */
3562
3563 static void set_zonelist_order(void)
3564 {
3565         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3566 }
3567
3568 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3569 {
3570         int node, local_node;
3571         enum zone_type j;
3572         struct zonelist *zonelist;
3573
3574         local_node = pgdat->node_id;
3575
3576         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3577         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3578
3579         /*
3580          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3581          * of all the other nodes.
3582          * We don't want to pressure a particular node, so when
3583          * building the zones for node N, we make sure that the
3584          * zones coming right after the local ones are those from
3585          * node N+1 (modulo N)
3586          */
3587         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3588                 if (!node_online(node))
3589                         continue;
3590                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3591                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3592         }
3593         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3594                 if (!node_online(node))
3595                         continue;
3596                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3597                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3598         }
3599
3600         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3601         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3602 }
3603
3604 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3605 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3606 {
3607         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3608 }
3609
3610 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3611
3612 /*
3613  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3614  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3615  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3616  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3617  * with interrupts disabled.
3618  *
3619  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3620  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3621  * hotplugged processors.
3622  *
3623  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3624  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3625  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3626  */
3627 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3628 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3629 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3630
3631 /*
3632  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3633  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3634  */
3635 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3636
3637 /* return values int ....just for stop_machine() */
3638 static int __build_all_zonelists(void *data)
3639 {
3640         int nid;
3641         int cpu;
3642         pg_data_t *self = data;
3643
3644 #ifdef CONFIG_NUMA
3645         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3646 #endif
3647
3648         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3649                 build_zonelists(self);
3650                 build_zonelist_cache(self);
3651         }
3652
3653         for_each_online_node(nid) {
3654                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3655
3656                 build_zonelists(pgdat);
3657                 build_zonelist_cache(pgdat);
3658         }
3659
3660         /*
3661          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3662          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3663          * each zone will be allocated later when the per cpu
3664          * allocator is available.
3665          *
3666          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3667          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3668          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3669          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3670          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3671          * (a chicken-egg dilemma).
3672          */
3673         for_each_possible_cpu(cpu) {
3674                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3675
3676 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3677                 /*
3678                  * We now know the "local memory node" for each node--
3679                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3680                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3681                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3682                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3683                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3684                  */
3685                 if (cpu_online(cpu))
3686                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3687 #endif
3688         }
3689
3690         return 0;
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Called with zonelists_mutex held always
3695  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3696  */
3697 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3698 {
3699         set_zonelist_order();
3700
3701         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3702                 __build_all_zonelists(NULL);
3703                 mminit_verify_zonelist();
3704                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3705         } else {
3706                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3707                    of zonelist */
3708 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3709                 if (zone)
3710                         setup_zone_pageset(zone);
3711 #endif
3712                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3713                 /* cpuset refresh routine should be here */
3714         }
3715         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3716         /*
3717          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3718          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3719          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3720          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3721          * disabled and enable it later
3722          */
3723         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3724                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3725         else
3726                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3727
3728         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3729                 "Total pages: %ld\n",
3730                         nr_online_nodes,
3731                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3732                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3733                         vm_total_pages);
3734 #ifdef CONFIG_NUMA
3735         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3736 #endif
3737 }
3738
3739 /*
3740  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3741  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3742  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3743  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3744  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3745  * conservative, even though it seems large.
3746  *
3747  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3748  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3749  */
3750 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3751
3752 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3753 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3754 {
3755         unsigned long size = 1;
3756
3757         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3758
3759         while (size < pages)
3760                 size <<= 1;
3761
3762         /*
3763          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3764          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3765          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3766          */
3767         size = min(size, 4096UL);
3768
3769         return max(size, 4UL);
3770 }
3771 #else
3772 /*
3773  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3774  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3775  *
3776  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3777  *
3778  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3779  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3780  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3781  *
3782  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3783  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3784  *
3785  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3786  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3787  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3788  */
3789 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3790 {
3791         return 4096UL;
3792 }
3793 #endif
3794
3795 /*
3796  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3797  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3798  * hash function before the remainder is taken.
3799  */
3800 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3801 {
3802         return ffz(~size);
3803 }
3804
3805 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3806
3807 /*
3808  * Check if a pageblock contains reserved pages
3809  */
3810 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3811 {
3812         unsigned long pfn;
3813
3814         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3815                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3816                         return 1;
3817         }
3818         return 0;
3819 }
3820
3821 /*
3822  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3823  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3824  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3825  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3826  * blocks as reclaim kicks in
3827  */
3828 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3829 {
3830         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3831         struct page *page;
3832         unsigned long block_migratetype;
3833         int reserve;
3834
3835         /*
3836          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3837          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3838          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3839          * the block.
3840          */
3841         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3842         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3843         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3844         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3845                                                         pageblock_order;
3846
3847         /*
3848          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3849          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3850          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3851          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3852          * future allocation of hugepages at runtime.
3853          */
3854         reserve = min(2, reserve);
3855
3856         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3857                 if (!pfn_valid(pfn))
3858                         continue;
3859                 page = pfn_to_page(pfn);
3860
3861                 /* Watch out for overlapping nodes */
3862                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3863                         continue;
3864
3865                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3866
3867                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3868                 if (reserve > 0) {
3869                         /*
3870                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3871                          * them.
3872                          */
3873                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3874                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3875                                 continue;
3876
3877                         /* If this block is reserved, account for it */
3878                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3879                                 reserve--;
3880                                 continue;
3881                         }
3882
3883                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3884                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3885                                 set_pageblock_migratetype(page,
3886                                                         MIGRATE_RESERVE);
3887                                 move_freepages_block(zone, page,
3888                                                         MIGRATE_RESERVE);
3889                                 reserve--;
3890                                 continue;
3891                         }
3892                 }
3893
3894                 /*
3895                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3896                  * take it back
3897                  */
3898                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3899                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3900                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3901                 }
3902         }
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3907  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3908  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3909  */
3910 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3911                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3912 {
3913         struct page *page;
3914         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3915         unsigned long pfn;
3916         struct zone *z;
3917
3918         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3919                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3920
3921         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3922         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3923                 /*
3924                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3925                  * handed to this function.  They do not
3926                  * exist on hotplugged memory.
3927                  */
3928                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3929                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3930                                 continue;
3931                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3932                                 continue;
3933                 }
3934                 page = pfn_to_page(pfn);
3935                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3936                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3937                 init_page_count(page);
3938                 page_mapcount_reset(page);
3939                 page_nid_reset_last(page);
3940                 SetPageReserved(page);
3941                 /*
3942                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3943                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3944                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3945                  * the address space during boot when many long-lived
3946                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3947                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3948                  * setup_zone_migrate_reserve()
3949                  *
3950                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3951                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3952                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3953                  * pfn out of zone.
3954                  */
3955                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3956                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3957                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3958                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3959
3960                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3961 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3962                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3963                 if (!is_highmem_idx(zone))
3964                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3965 #endif
3966         }
3967 }
3968
3969 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3970 {
3971         int order, t;
3972         for_each_migratetype_order(order, t) {
3973                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3974                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3975         }
3976 }
3977
3978 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3979 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3980         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3981 #endif
3982
3983 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3984 {
3985 #ifdef CONFIG_MMU
3986         int batch;
3987
3988         /*
3989          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3990          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3991          *
3992          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3993          */
3994         batch = zone->managed_pages / 1024;
3995         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3996                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3997         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3998         if (batch < 1)
3999                 batch = 1;
4000
4001         /*
4002          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4003          * of 2 value was found to be more likely to have
4004          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4005          *
4006          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4007          * batches of pages, one task can end up with a lot
4008          * of pages of one half of the possible page colors
4009          * and the other with pages of the other colors.
4010          */
4011         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4012
4013         return batch;
4014
4015 #else
4016         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4017          * conditions.
4018          *
4019          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4020          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4021          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4022          *
4023          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4024          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4025          * can be a significant delay between the individual batches being
4026          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4027          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4028          */
4029         return 0;
4030 #endif
4031 }
4032
4033 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4034 {
4035         struct per_cpu_pages *pcp;
4036         int migratetype;
4037
4038         memset(p, 0, sizeof(*p));
4039
4040         pcp = &p->pcp;
4041         pcp->count = 0;
4042         pcp->high = 6 * batch;
4043         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4044         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4045                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4046 }
4047
4048 /*
4049  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4050  * to the value high for the pageset p.
4051  */
4052
4053 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4054                                 unsigned long high)
4055 {
4056         struct per_cpu_pages *pcp;
4057
4058         pcp = &p->pcp;
4059         pcp->high = high;
4060         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4061         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4062                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4063 }
4064
4065 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4066 {
4067         int cpu;
4068
4069         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4070
4071         for_each_possible_cpu(cpu) {
4072                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4073
4074                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4075
4076                 if (percpu_pagelist_fraction)
4077                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4078                                 (zone->managed_pages /
4079                                         percpu_pagelist_fraction));
4080         }
4081 }
4082
4083 /*
4084  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4085  * Before this call only boot pagesets were available.
4086  */
4087 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4088 {
4089         struct zone *zone;
4090
4091         for_each_populated_zone(zone)
4092                 setup_zone_pageset(zone);
4093 }
4094
4095 static noinline __init_refok
4096 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4097 {
4098         int i;
4099         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4100         size_t alloc_size;
4101
4102         /*
4103          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4104          * per zone.
4105          */
4106         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4107                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4108         zone->wait_table_bits =
4109                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4110         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4111                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4112
4113         if (!slab_is_available()) {
4114                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4115                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4116         } else {
4117                 /*
4118                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4119                  * via memory hot-add.
4120                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4121                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4122                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4123                  * node itself as well.
4124                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4125                  * necessary.
4126                  */
4127                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4128         }
4129         if (!zone->wait_table)
4130                 return -ENOMEM;
4131
4132         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4133                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4134
4135         return 0;
4136 }
4137
4138 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4139 {
4140         /*
4141          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4142          * relies on the ability of the linker to provide the
4143          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4144          */
4145         zone->pageset = &boot_pageset;
4146
4147         if (zone->present_pages)
4148                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4149                         zone->name, zone->present_pages,
4150                                          zone_batchsize(zone));
4151 }
4152
4153 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4154                                         unsigned long zone_start_pfn,
4155                                         unsigned long size,
4156                                         enum memmap_context context)
4157 {
4158         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4159         int ret;
4160         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4161         if (ret)
4162                 return ret;
4163         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4164
4165         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4166
4167         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4168                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4169                         pgdat->node_id,
4170                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4171                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4172
4173         zone_init_free_lists(zone);
4174
4175         return 0;
4176 }
4177
4178 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4179 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4180 /*
4181  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4182  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4183  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4184  * alternative
4185  */
4186 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4187 {
4188         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4189         int i, nid;
4190         /*
4191          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4192          * when the kernel is running single-threaded.
4193          */
4194         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4195         static int __meminitdata last_nid;
4196
4197         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4198                 return last_nid;
4199
4200         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4201                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4202                         last_start_pfn = start_pfn;
4203                         last_end_pfn = end_pfn;
4204                         last_nid = nid;
4205                         return nid;
4206                 }
4207         /* This is a memory hole */
4208         return -1;
4209 }
4210 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4211
4212 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4213 {
4214         int nid;
4215
4216         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4217         if (nid >= 0)
4218                 return nid;
4219         /* just returns 0 */
4220         return 0;
4221 }
4222
4223 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4224 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4225 {
4226         int nid;
4227
4228         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4229         if (nid >= 0 && nid != node)
4230                 return false;
4231         return true;
4232 }
4233 #endif
4234
4235 /**
4236  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4237  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4238  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4239  *
4240  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4241  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4242  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4243  */
4244 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4245 {
4246         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4247         int i, this_nid;
4248
4249         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4250                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4251                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4252
4253                 if (start_pfn < end_pfn)
4254                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4255                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4256                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4257         }
4258 }
4259
4260 /**
4261  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4262  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4263  *
4264  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4265  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4266  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4267  */
4268 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4269 {
4270         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4271         int i, this_nid;
4272
4273         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4274                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4275 }
4276
4277 /**
4278  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4279  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4280  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4281  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4282  *
4283  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4284  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4285  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4286  * PFNs will be 0.
4287  */
4288 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4289                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4290 {
4291         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4292         int i;
4293
4294         *start_pfn = -1UL;
4295         *end_pfn = 0;
4296
4297         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4298                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4299                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4300         }
4301
4302         if (*start_pfn == -1UL)
4303                 *start_pfn = 0;
4304 }
4305
4306 /*
4307  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4308  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4309  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4310  */
4311 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4312 {
4313         int zone_index;
4314         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4315                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4316                         continue;
4317
4318                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4319                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4320                         break;
4321         }
4322
4323         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4324         movable_zone = zone_index;
4325 }
4326
4327 /*
4328  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4329  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4330  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4331  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4332  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4333  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4334  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4335  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4336  */
4337 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4338                                         unsigned long zone_type,
4339                                         unsigned long node_start_pfn,
4340                                         unsigned long node_end_pfn,
4341                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4342                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4343 {
4344         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4345         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4346                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4347                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4348                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4349                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4350                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4351
4352                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4353                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4354                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4355                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4356
4357                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4358                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4359                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4360         }
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4365  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4366  */
4367 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4368                                         unsigned long zone_type,
4369                                         unsigned long *ignored)
4370 {
4371         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4372         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4373
4374         /* Get the start and end of the node and zone */
4375         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4376         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4377         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4378         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4379                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4380                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4381
4382         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4383         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4384                 return 0;
4385
4386         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4387         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4388         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4389
4390         /* Return the spanned pages */
4391         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4392 }
4393
4394 /*
4395  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4396  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4397  */
4398 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4399                                 unsigned long range_start_pfn,
4400                                 unsigned long range_end_pfn)
4401 {
4402         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4403         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4404         int i;
4405
4406         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4407                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4408                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4409                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4410         }
4411         return nr_absent;
4412 }
4413
4414 /**
4415  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4416  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4417  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4418  *
4419  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4420  */
4421 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4422                                                         unsigned long end_pfn)
4423 {
4424         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4425 }
4426
4427 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4428 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4429                                         unsigned long zone_type,
4430                                         unsigned long *ignored)
4431 {
4432         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4433         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4434         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4435         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4436
4437         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4438         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4439         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4440
4441         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4442                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4443                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4444         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4445 }
4446
4447 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4448 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4449                                         unsigned long zone_type,
4450                                         unsigned long *zones_size)
4451 {
4452         return zones_size[zone_type];
4453 }
4454
4455 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4456                                                 unsigned long zone_type,
4457                                                 unsigned long *zholes_size)
4458 {
4459         if (!zholes_size)
4460                 return 0;
4461
4462         return zholes_size[zone_type];
4463 }
4464
4465 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4466
4467 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4468                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4469 {
4470         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4471         enum zone_type i;
4472
4473         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4474                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4475                                                                 zones_size);
4476         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4477
4478         realtotalpages = totalpages;
4479         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4480                 realtotalpages -=
4481                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4482                                                                 zholes_size);
4483         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4484         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4485                                                         realtotalpages);
4486 }
4487
4488 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4489 /*
4490  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4491  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4492  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4493  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4494  * bytes.
4495  */
4496 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4497 {
4498         unsigned long usemapsize;
4499
4500         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4501         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4502         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4503         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4504         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4505
4506         return usemapsize / 8;
4507 }
4508
4509 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4510                                 struct zone *zone,
4511                                 unsigned long zone_start_pfn,
4512                                 unsigned long zonesize)
4513 {
4514         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4515         zone->pageblock_flags = NULL;
4516         if (usemapsize)
4517                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4518                                                                    usemapsize);
4519 }
4520 #else
4521 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4522                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4523 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4524
4525 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4526
4527 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4528 void __init set_pageblock_order(void)
4529 {
4530         unsigned int order;
4531
4532         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4533         if (pageblock_order)
4534                 return;
4535
4536         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4537                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4538         else
4539                 order = MAX_ORDER - 1;
4540
4541         /*
4542          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4543          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4544          * powerpc.
4545          */
4546         pageblock_order = order;
4547 }
4548 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4549
4550 /*
4551  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4552  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4553  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4554  * the kernel config
4555  */
4556 void __init set_pageblock_order(void)
4557 {
4558 }
4559
4560 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4561
4562 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4563                                                    unsigned long present_pages)
4564 {
4565         unsigned long pages = spanned_pages;
4566
4567         /*
4568          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4569          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4570          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4571          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4572          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4573          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4574          */
4575         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4576             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4577                 pages = present_pages;
4578
4579         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4580 }
4581
4582 /*
4583  * Set up the zone data structures:
4584  *   - mark all pages reserved
4585  *   - mark all memory queues empty
4586  *   - clear the memory bitmaps
4587  *
4588  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4589  */
4590 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4591                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4592 {
4593         enum zone_type j;
4594         int nid = pgdat->node_id;
4595         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4596         int ret;
4597
4598         pgdat_resize_init(pgdat);
4599 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4600         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4601         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4602         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4603 #endif
4604         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4605         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4606         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4607
4608         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4609                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4610                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4611
4612                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4613                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4614                                                                 zholes_size);
4615
4616                 /*
4617                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4618                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4619                  * and per-cpu initialisations
4620                  */
4621                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4622                 if (freesize >= memmap_pages) {
4623                         freesize -= memmap_pages;
4624                         if (memmap_pages)
4625                                 printk(KERN_DEBUG
4626                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4627                                        zone_names[j], memmap_pages);
4628                 } else
4629                         printk(KERN_WARNING
4630                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4631                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4632
4633                 /* Account for reserved pages */
4634                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4635                         freesize -= dma_reserve;
4636                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4637                                         zone_names[0], dma_reserve);
4638                 }
4639
4640                 if (!is_highmem_idx(j))
4641                         nr_kernel_pages += freesize;
4642                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4643                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4644                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4645                 nr_all_pages += freesize;
4646
4647                 zone->spanned_pages = size;
4648                 zone->present_pages = realsize;
4649                 /*
4650                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4651                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4652                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4653                  */
4654                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4655 #ifdef CONFIG_NUMA
4656                 zone->node = nid;
4657                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4658                                                 / 100;
4659                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4660 #endif
4661                 zone->name = zone_names[j];
4662                 spin_lock_init(&zone->lock);
4663                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4664                 zone_seqlock_init(zone);
4665                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4666
4667                 zone_pcp_init(zone);
4668                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4669                 if (!size)
4670                         continue;
4671
4672                 set_pageblock_order();
4673                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4674                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4675                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4676                 BUG_ON(ret);
4677                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4678                 zone_start_pfn += size;
4679         }
4680 }
4681
4682 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4683 {
4684         /* Skip empty nodes */
4685         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4686                 return;
4687
4688 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4689         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4690         if (!pgdat->node_mem_map) {
4691                 unsigned long size, start, end;
4692                 struct page *map;
4693
4694                 /*
4695                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4696                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4697                  * for the buddy allocator to function correctly.
4698                  */
4699                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4700                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4701                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4702                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4703                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4704                 if (!map)
4705                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4706                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4707         }
4708 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4709         /*
4710          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4711          */
4712         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4713                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4714 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4715                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4716                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4717 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4718         }
4719 #endif
4720 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4721 }
4722
4723 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4724                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4725 {
4726         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4727
4728         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4729         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4730
4731         pgdat->node_id = nid;
4732         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4733         init_zone_allows_reclaim(nid);
4734         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4735
4736         alloc_node_mem_map(pgdat);
4737 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4738         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4739                 nid, (unsigned long)pgdat,
4740                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4741 #endif
4742
4743         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4744 }
4745
4746 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4747
4748 #if MAX_NUMNODES > 1
4749 /*
4750  * Figure out the number of possible node ids.
4751  */
4752 void __init setup_nr_node_ids(void)
4753 {
4754         unsigned int node;
4755         unsigned int highest = 0;
4756
4757         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4758                 highest = node;
4759         nr_node_ids = highest + 1;
4760 }
4761 #endif
4762
4763 /**
4764  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4765  *
4766  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4767  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4768  * all the nodes.
4769  *
4770  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4771  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4772  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4773  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4774  *
4775  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4776  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4777  * populated node map.
4778  *
4779  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4780  * requirement (single node).
4781  */
4782 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4783 {
4784         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4785         unsigned long start, end, mask;
4786         int last_nid = -1;
4787         int i, nid;
4788
4789         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4790                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4791                         last_nid = nid;
4792                         last_end = end;
4793                         continue;
4794                 }
4795
4796                 /*
4797                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4798                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4799                  * too coarse to separate the current node from the last.
4800                  */
4801                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4802                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4803                         mask <<= 1;
4804
4805                 /* accumulate all internode masks */
4806                 accl_mask |= mask;
4807         }
4808
4809         /* convert mask to number of pages */
4810         return ~accl_mask + 1;
4811 }
4812
4813 /* Find the lowest pfn for a node */
4814 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4815 {
4816         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4817         unsigned long start_pfn;
4818         int i;
4819
4820         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4821                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4822
4823         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4824                 printk(KERN_WARNING
4825                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4826                 return 0;
4827         }
4828
4829         return min_pfn;
4830 }
4831
4832 /**
4833  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4834  *
4835  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4836  * add_active_range().
4837  */
4838 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4839 {
4840         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4841 }
4842
4843 /*
4844  * early_calculate_totalpages()
4845  * Sum pages in active regions for movable zone.
4846  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4847  */
4848 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4849 {
4850         unsigned long totalpages = 0;
4851         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4852         int i, nid;
4853
4854         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4855                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4856
4857                 totalpages += pages;
4858                 if (pages)
4859                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4860         }
4861         return totalpages;
4862 }
4863
4864 /*
4865  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4866  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4867  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4868  * others
4869  */
4870 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4871 {
4872         int i, nid;
4873         unsigned long usable_startpfn;
4874         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4875         /* save the state before borrow the nodemask */
4876         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4877         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4878         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4879
4880         /*
4881          * If movablecore was specified, calculate what size of
4882          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4883          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4884          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4885          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4886          * what movablecore would have allowed.
4887          */
4888         if (required_movablecore) {
4889                 unsigned long corepages;
4890
4891                 /*
4892                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4893                  * was requested by the user
4894                  */
4895                 required_movablecore =
4896                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4897                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4898
4899                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4900         }
4901
4902         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4903         if (!required_kernelcore)
4904                 goto out;
4905
4906         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4907         find_usable_zone_for_movable();
4908         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4909
4910 restart:
4911         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4912         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4913         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4914                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4915
4916                 /*
4917                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4918                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4919                  * amount of memory for the kernel
4920                  */
4921                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4922                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4923
4924                 /*
4925                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4926                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4927                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4928                  */
4929                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4930
4931                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4932                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4933                         unsigned long size_pages;
4934
4935                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4936                         if (start_pfn >= end_pfn)
4937                                 continue;
4938
4939                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4940                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4941                                 unsigned long kernel_pages;
4942                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4943                                                                 - start_pfn;
4944
4945                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4946                                                         kernelcore_remaining);
4947                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4948                                                         required_kernelcore);
4949
4950                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4951                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4952
4953                                         /*
4954                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4955                                          * that if we have to rebalance
4956                                          * kernelcore across nodes, we will
4957                                          * not double account here
4958                                          */
4959                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4960                                         continue;
4961                                 }
4962                                 start_pfn = usable_startpfn;
4963                         }
4964
4965                         /*
4966                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
4967                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
4968                          * number of pages used as kernelcore
4969                          */
4970                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
4971                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
4972                                 size_pages = kernelcore_remaining;
4973                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
4974
4975                         /*
4976                          * Some kernelcore has been met, update counts and
4977                          * break if the kernelcore for this node has been
4978                          * satisified
4979                          */
4980                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
4981                                                                 size_pages);
4982                         kernelcore_remaining -= size_pages;
4983                         if (!kernelcore_remaining)
4984                                 break;
4985                 }
4986         }
4987
4988         /*
4989          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
4990          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
4991          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
4992          * satisified
4993          */
4994         usable_nodes--;
4995         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
4996                 goto restart;
4997
4998         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
4999         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5000                 zone_movable_pfn[nid] =
5001                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5002
5003 out:
5004         /* restore the node_state */
5005         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5006 }
5007
5008 /* Any regular or high memory on that node ? */
5009 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5010 {
5011         enum zone_type zone_type;
5012
5013         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5014                 return;
5015
5016         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5017                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5018                 if (zone->present_pages) {
5019                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5020                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5021                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5022                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5023                         break;
5024                 }
5025         }
5026 }
5027
5028 /**
5029  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5030  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5031  *
5032  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5033  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5034  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5035  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5036  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5037  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5038  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5039  * at arch_max_dma_pfn.
5040  */
5041 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5042 {
5043         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5044         int i, nid;
5045
5046         /* Record where the zone boundaries are */
5047         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5048                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5049         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5050                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5051         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5052         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5053         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5054                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5055                         continue;
5056                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5057                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5058                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5059                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5060         }
5061         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5062         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5063
5064         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5065         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5066         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5067
5068         /* Print out the zone ranges */
5069         printk("Zone ranges:\n");
5070         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5071                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5072                         continue;
5073                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5074                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5075                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5076                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5077                 else
5078                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5079                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5080                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5081                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5082         }
5083
5084         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5085         printk("Movable zone start for each node\n");
5086         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5087                 if (zone_movable_pfn[i])
5088                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5089                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5090         }
5091
5092         /* Print out the early node map */
5093         printk("Early memory node ranges\n");
5094         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5095                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5096                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5097
5098         /* Initialise every node */
5099         mminit_verify_pageflags_layout();
5100         setup_nr_node_ids();
5101         for_each_online_node(nid) {
5102                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5103                 free_area_init_node(nid, NULL,
5104                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5105
5106                 /* Any memory on that node */
5107                 if (pgdat->node_present_pages)
5108                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5109                 check_for_memory(pgdat, nid);
5110         }
5111 }
5112
5113 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5114 {
5115         unsigned long long coremem;
5116         if (!p)
5117                 return -EINVAL;
5118
5119         coremem = memparse(p, &p);
5120         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5121
5122         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5123         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5124
5125         return 0;
5126 }
5127
5128 /*
5129  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5130  * cannot be reclaimed or migrated.
5131  */
5132 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5133 {
5134         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5135 }
5136
5137 /*
5138  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5139  * can be reclaimed or migrated.
5140  */
5141 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5142 {
5143         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5144 }
5145
5146 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5147 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5148
5149 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5150
5151 unsigned long free_reserved_area(unsigned long start, unsigned long end,
5152                                  int poison, char *s)
5153 {
5154         unsigned long pages, pos;
5155
5156         pos = start = PAGE_ALIGN(start);
5157         end &= PAGE_MASK;
5158         for (pages = 0; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5159                 if (poison)
5160                         memset((void *)pos, poison, PAGE_SIZE);
5161                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5162         }
5163
5164         if (pages && s)
5165                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%lx - %lx)\n",
5166                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5167
5168         return pages;
5169 }
5170
5171 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5172 void free_highmem_page(struct page *page)
5173 {
5174         __free_reserved_page(page);
5175         totalram_pages++;
5176         totalhigh_pages++;
5177 }
5178 #endif
5179
5180 /**
5181  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5182  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5183  *
5184  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5185  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5186  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5187  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5188  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5189  * smaller per-cpu batchsize.
5190  */
5191 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5192 {
5193         dma_reserve = new_dma_reserve;
5194 }
5195
5196 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5197 {
5198         free_area_init_node(0, zones_size,
5199                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5200 }
5201
5202 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5203                                  unsigned long action, void *hcpu)
5204 {
5205         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5206
5207         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5208                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5209                 drain_pages(cpu);
5210
5211                 /*
5212                  * Spill the event counters of the dead processor
5213                  * into the current processors event counters.
5214                  * This artificially elevates the count of the current
5215                  * processor.
5216                  */
5217                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5218
5219                 /*
5220                  * Zero the differential counters of the dead processor
5221                  * so that the vm statistics are consistent.
5222                  *
5223                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5224                  * race with what we are doing.
5225                  */
5226                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5227         }
5228         return NOTIFY_OK;
5229 }
5230
5231 void __init page_alloc_init(void)
5232 {
5233         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5234 }
5235
5236 /*
5237  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5238  *      or min_free_kbytes changes.
5239  */
5240 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5241 {
5242         struct pglist_data *pgdat;
5243         unsigned long reserve_pages = 0;
5244         enum zone_type i, j;
5245
5246         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5247                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5248                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5249                         unsigned long max = 0;
5250
5251                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5252                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5253                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5254                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5255                         }
5256
5257                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5258                         max += high_wmark_pages(zone);
5259
5260                         if (max > zone->managed_pages)
5261                                 max = zone->managed_pages;
5262                         reserve_pages += max;
5263                         /*
5264                          * Lowmem reserves are not available to
5265                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5266                          * kswapd tries to balance zones to their high
5267                          * watermark.  As a result, neither should be
5268                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5269                          * situation where reclaim has to clean pages
5270                          * in order to balance the zones.
5271                          */
5272                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5273                 }
5274         }
5275         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5276         totalreserve_pages = reserve_pages;
5277 }
5278
5279 /*
5280  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5281  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5282  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5283  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5284  */
5285 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5286 {
5287         struct pglist_data *pgdat;
5288         enum zone_type j, idx;
5289
5290         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5291                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5292                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5293                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5294
5295                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5296
5297                         idx = j;
5298                         while (idx) {
5299                                 struct zone *lower_zone;
5300
5301                                 idx--;
5302
5303                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5304                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5305
5306                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5307                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5308                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5309                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5310                         }
5311                 }
5312         }
5313
5314         /* update totalreserve_pages */
5315         calculate_totalreserve_pages();
5316 }
5317
5318 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5319 {
5320         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5321         unsigned long lowmem_pages = 0;
5322         struct zone *zone;
5323         unsigned long flags;
5324
5325         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5326         for_each_zone(zone) {
5327                 if (!is_highmem(zone))
5328                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5329         }
5330
5331         for_each_zone(zone) {
5332                 u64 tmp;
5333
5334                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5335                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5336                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5337                 if (is_highmem(zone)) {
5338                         /*
5339                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5340                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5341                          * value here.
5342                          *
5343                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5344                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5345                          * not be capped for highmem.
5346                          */
5347                         unsigned long min_pages;
5348
5349                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5350                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5351                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5352                 } else {
5353                         /*
5354                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5355                          * proportionate to the zone's size.
5356                          */
5357                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5358                 }
5359
5360                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5361                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5362
5363                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5364                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5365         }
5366
5367         /* update totalreserve_pages */
5368         calculate_totalreserve_pages();
5369 }
5370
5371 /**
5372  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5373  * or when memory is hot-{added|removed}
5374  *
5375  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5376  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5377  */
5378 void setup_per_zone_wmarks(void)
5379 {
5380         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5381         __setup_per_zone_wmarks();
5382         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5383 }
5384
5385 /*
5386  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5387  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5388  * to be referenced again before it is swapped out.
5389  *
5390  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5391  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5392  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5393  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5394  *
5395  * total     target    max
5396  * memory    ratio     inactive anon
5397  * -------------------------------------
5398  *   10MB       1         5MB
5399  *  100MB       1        50MB
5400  *    1GB       3       250MB
5401  *   10GB      10       0.9GB
5402  *  100GB      31         3GB
5403  *    1TB     101        10GB
5404  *   10TB     320        32GB
5405  */
5406 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5407 {
5408         unsigned int gb, ratio;
5409
5410         /* Zone size in gigabytes */
5411         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5412         if (gb)
5413                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5414         else
5415                 ratio = 1;
5416
5417         zone->inactive_ratio = ratio;
5418 }
5419
5420 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5421 {
5422         struct zone *zone;
5423
5424         for_each_zone(zone)
5425                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5426 }
5427
5428 /*
5429  * Initialise min_free_kbytes.
5430  *
5431  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5432  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5433  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5434  *
5435  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5436  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5437  *
5438  * which yields
5439  *
5440  * 16MB:        512k
5441  * 32MB:        724k
5442  * 64MB:        1024k
5443  * 128MB:       1448k
5444  * 256MB:       2048k
5445  * 512MB:       2896k
5446  * 1024MB:      4096k
5447  * 2048MB:      5792k
5448  * 4096MB:      8192k
5449  * 8192MB:      11584k
5450  * 16384MB:     16384k
5451  */
5452 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5453 {
5454         unsigned long lowmem_kbytes;
5455
5456         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5457
5458         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5459         if (min_free_kbytes < 128)
5460                 min_free_kbytes = 128;
5461         if (min_free_kbytes > 65536)
5462                 min_free_kbytes = 65536;
5463         setup_per_zone_wmarks();
5464         refresh_zone_stat_thresholds();
5465         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5466         setup_per_zone_inactive_ratio();
5467         return 0;
5468 }
5469 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5470
5471 /*
5472  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5473  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5474  *      changes.
5475  */
5476 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5477         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5478 {
5479         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5480         if (write)
5481                 setup_per_zone_wmarks();
5482         return 0;
5483 }
5484
5485 #ifdef CONFIG_NUMA
5486 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5487         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5488 {
5489         struct zone *zone;
5490         int rc;
5491
5492         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5493         if (rc)
5494                 return rc;
5495
5496         for_each_zone(zone)
5497                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5498                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5499         return 0;
5500 }
5501
5502 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5503         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5504 {
5505         struct zone *zone;
5506         int rc;
5507
5508         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5509         if (rc)
5510                 return rc;
5511
5512         for_each_zone(zone)
5513                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5514                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5515         return 0;
5516 }
5517 #endif
5518
5519 /*
5520  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5521  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5522  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5523  *
5524  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5525  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5526  * if in function of the boot time zone sizes.
5527  */
5528 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5529         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5530 {
5531         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5532         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5533         return 0;
5534 }
5535
5536 /*
5537  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5538  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5539  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5540  */
5541
5542 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5543         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5544 {
5545         struct zone *zone;
5546         unsigned int cpu;
5547         int ret;
5548
5549         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5550         if (!write || (ret < 0))
5551                 return ret;
5552         for_each_populated_zone(zone) {
5553                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5554                         unsigned long  high;
5555                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5556                         setup_pagelist_highmark(
5557                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5558                 }
5559         }
5560         return 0;
5561 }
5562
5563 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5564
5565 #ifdef CONFIG_NUMA
5566 static int __init set_hashdist(char *str)
5567 {
5568         if (!str)
5569                 return 0;
5570         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5571         return 1;
5572 }
5573 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5574 #endif
5575
5576 /*
5577  * allocate a large system hash table from bootmem
5578  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5579  *   quantity of entries
5580  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5581  */
5582 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5583                                      unsigned long bucketsize,
5584                                      unsigned long numentries,
5585                                      int scale,
5586                                      int flags,
5587                                      unsigned int *_hash_shift,
5588                                      unsigned int *_hash_mask,
5589                                      unsigned long low_limit,
5590                                      unsigned long high_limit)
5591 {
5592         unsigned long long max = high_limit;
5593         unsigned long log2qty, size;
5594         void *table = NULL;
5595
5596         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5597         if (!numentries) {
5598                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5599                 numentries = nr_kernel_pages;
5600                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5601                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5602                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5603
5604                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5605                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5606                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5607                 else
5608                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5609
5610                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5611                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5612                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5613                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5614                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5615                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5616                                 BUG_ON(!numentries);
5617                         }
5618                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5619                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5620         }
5621         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5622
5623         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5624         if (max == 0) {
5625                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5626                 do_div(max, bucketsize);
5627         }
5628         max = min(max, 0x80000000ULL);
5629
5630         if (numentries < low_limit)
5631                 numentries = low_limit;
5632         if (numentries > max)
5633                 numentries = max;
5634
5635         log2qty = ilog2(numentries);
5636
5637         do {
5638                 size = bucketsize << log2qty;
5639                 if (flags & HASH_EARLY)
5640                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5641                 else if (hashdist)
5642                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5643                 else {
5644                         /*
5645                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5646                          * some pages at the end of hash table which
5647                          * alloc_pages_exact() automatically does
5648                          */
5649                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5650                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5651                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5652                         }
5653                 }
5654         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5655
5656         if (!table)
5657                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5658
5659         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5660                tablename,
5661                (1UL << log2qty),
5662                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5663                size);
5664
5665         if (_hash_shift)
5666                 *_hash_shift = log2qty;
5667         if (_hash_mask)
5668                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5669
5670         return table;
5671 }
5672
5673 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5674 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5675                                                         unsigned long pfn)
5676 {
5677 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5678         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5679 #else
5680         return zone->pageblock_flags;
5681 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5682 }
5683
5684 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5685 {
5686 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5687         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5688         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5689 #else
5690         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5691         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5692 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5693 }
5694
5695 /**
5696  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5697  * @page: The page within the block of interest
5698  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5699  * @end_bitidx: The last bit of interest
5700  * returns pageblock_bits flags
5701  */
5702 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5703                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5704 {
5705         struct zone *zone;
5706         unsigned long *bitmap;
5707         unsigned long pfn, bitidx;
5708         unsigned long flags = 0;
5709         unsigned long value = 1;
5710
5711         zone = page_zone(page);
5712         pfn = page_to_pfn(page);
5713         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5714         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5715
5716         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5717                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5718                         flags |= value;
5719
5720         return flags;
5721 }
5722
5723 /**
5724  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5725  * @page: The page within the block of interest
5726  * @start_bitidx: The first bit of interest
5727  * @end_bitidx: The last bit of interest
5728  * @flags: The flags to set
5729  */
5730 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5731                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5732 {
5733         struct zone *zone;
5734         unsigned long *bitmap;
5735         unsigned long pfn, bitidx;
5736         unsigned long value = 1;
5737
5738         zone = page_zone(page);
5739         pfn = page_to_pfn(page);
5740         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5741         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5742         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5743
5744         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5745                 if (flags & value)
5746                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5747                 else
5748                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5749 }
5750
5751 /*
5752  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5753  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5754  *
5755  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5756  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5757  * expect this function should be exact.
5758  */
5759 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5760                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5761 {
5762         unsigned long pfn, iter, found;
5763         int mt;
5764
5765         /*
5766          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5767          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5768          */
5769         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5770                 return false;
5771         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5772         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5773                 return false;
5774
5775         pfn = page_to_pfn(page);
5776         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5777                 unsigned long check = pfn + iter;
5778
5779                 if (!pfn_valid_within(check))
5780                         continue;
5781
5782                 page = pfn_to_page(check);
5783                 /*
5784                  * We can't use page_count without pin a page
5785                  * because another CPU can free compound page.
5786                  * This check already skips compound tails of THP
5787                  * because their page->_count is zero at all time.
5788                  */
5789                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5790                         if (PageBuddy(page))
5791                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5792                         continue;
5793                 }
5794
5795                 /*
5796                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5797                  * page_count() is not 0.
5798                  */
5799                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5800                         continue;
5801
5802                 if (!PageLRU(page))
5803                         found++;
5804                 /*
5805                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5806                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5807                  * and it still to be fixed.
5808                  */
5809                 /*
5810                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5811                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5812                  *
5813                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5814                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5815                  * page at boot.
5816                  */
5817                 if (found > count)
5818                         return true;
5819         }
5820         return false;
5821 }
5822
5823 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5824 {
5825         struct zone *zone;
5826         unsigned long pfn;
5827
5828         /*
5829          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5830          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5831          * the zone but still within the section.
5832          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5833          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5834          */
5835         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5836                 return false;
5837
5838         zone = page_zone(page);
5839         pfn = page_to_pfn(page);
5840         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5841                 return false;
5842
5843         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5844 }
5845
5846 #ifdef CONFIG_CMA
5847
5848 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5849 {
5850         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5851                              pageblock_nr_pages) - 1);
5852 }
5853
5854 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5855 {
5856         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5857                                 pageblock_nr_pages));
5858 }
5859
5860 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5861 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5862                                         unsigned long start, unsigned long end)
5863 {
5864         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5865         unsigned long nr_reclaimed;
5866         unsigned long pfn = start;
5867         unsigned int tries = 0;
5868         int ret = 0;
5869
5870         migrate_prep();
5871
5872         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5873                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5874                         ret = -EINTR;
5875                         break;
5876                 }
5877
5878                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5879                         cc->nr_migratepages = 0;
5880                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5881                                                          pfn, end, true);
5882                         if (!pfn) {
5883                                 ret = -EINTR;
5884                                 break;
5885                         }
5886                         tries = 0;
5887                 } else if (++tries == 5) {
5888                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5889                         break;
5890                 }
5891
5892                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5893                                                         &cc->migratepages);
5894                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5895
5896                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5897                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5898         }
5899         if (ret < 0) {
5900                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5901                 return ret;
5902         }
5903         return 0;
5904 }
5905
5906 /**
5907  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5908  * @start:      start PFN to allocate
5909  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5910  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5911  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5912  *                      in range must have the same migratetype and it must
5913  *                      be either of the two.
5914  *
5915  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5916  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5917  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5918  * pages fall in.
5919  *
5920  * The PFN range must belong to a single zone.
5921  *
5922  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5923  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5924  * need to be freed with free_contig_range().
5925  */
5926 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5927                        unsigned migratetype)
5928 {
5929         unsigned long outer_start, outer_end;
5930         int ret = 0, order;
5931
5932         struct compact_control cc = {
5933                 .nr_migratepages = 0,
5934                 .order = -1,
5935                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5936                 .sync = true,
5937                 .ignore_skip_hint = true,
5938         };
5939         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5940
5941         /*
5942          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5943          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5944          * have different sizes, and due to the way page allocator
5945          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5946          * that page allocator won't try to merge buddies from
5947          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5948          * other migration type.
5949          *
5950          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5951          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5952          * we are interested in).  This will put all the pages in
5953          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5954          *
5955          * When this is done, we take the pages in range from page
5956          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5957          * page allocator will never consider using them.
5958          *
5959          * This lets us mark the pageblocks back as
5960          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5961          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5962          * put back to page allocator so that buddy can use them.
5963          */
5964
5965         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
5966                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
5967                                        false);
5968         if (ret)
5969                 return ret;
5970
5971         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
5972         if (ret)
5973                 goto done;
5974
5975         /*
5976          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
5977          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
5978          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
5979          * What we are going to do is to allocate all pages from
5980          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
5981          *
5982          * The only problem is that pages at the beginning and at the
5983          * end of interesting range may be not aligned with pages that
5984          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
5985          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
5986          * once this is done free the pages we are not interested in.
5987          *
5988          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
5989          * isolated thus they won't get removed from buddy.
5990          */
5991
5992         lru_add_drain_all();
5993         drain_all_pages();
5994
5995         order = 0;
5996         outer_start = start;
5997         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
5998                 if (++order >= MAX_ORDER) {
5999                         ret = -EBUSY;
6000                         goto done;
6001                 }
6002                 outer_start &= ~0UL << order;
6003         }
6004
6005         /* Make sure the range is really isolated. */
6006         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6007                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6008                        outer_start, end);
6009                 ret = -EBUSY;
6010                 goto done;
6011         }
6012
6013
6014         /* Grab isolated pages from freelists. */
6015         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6016         if (!outer_end) {
6017                 ret = -EBUSY;
6018                 goto done;
6019         }
6020
6021         /* Free head and tail (if any) */
6022         if (start != outer_start)
6023                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6024         if (end != outer_end)
6025                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6026
6027 done:
6028         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6029                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6030         return ret;
6031 }
6032
6033 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6034 {
6035         unsigned int count = 0;
6036
6037         for (; nr_pages--; pfn++) {
6038                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6039
6040                 count += page_count(page) != 1;
6041                 __free_page(page);
6042         }
6043         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6044 }
6045 #endif
6046
6047 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6048 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6049 {
6050         struct zone *zone = data;
6051         int cpu;
6052         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6053
6054         for_each_possible_cpu(cpu) {
6055                 struct per_cpu_pageset *pset;
6056                 struct per_cpu_pages *pcp;
6057
6058                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6059                 pcp = &pset->pcp;
6060
6061                 local_irq_save(flags);
6062                 if (pcp->count > 0)
6063                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6064                 drain_zonestat(zone, pset);
6065                 setup_pageset(pset, batch);
6066                 local_irq_restore(flags);
6067         }
6068         return 0;
6069 }
6070
6071 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6072 {
6073         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6074 }
6075 #endif
6076
6077 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6078 {
6079         unsigned long flags;
6080         int cpu;
6081         struct per_cpu_pageset *pset;
6082
6083         /* avoid races with drain_pages()  */
6084         local_irq_save(flags);
6085         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6086                 for_each_online_cpu(cpu) {
6087                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6088                         drain_zonestat(zone, pset);
6089                 }
6090                 free_percpu(zone->pageset);
6091                 zone->pageset = &boot_pageset;
6092         }
6093         local_irq_restore(flags);
6094 }
6095
6096 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6097 /*
6098  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6099  */
6100 void
6101 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6102 {
6103         struct page *page;
6104         struct zone *zone;
6105         int order, i;
6106         unsigned long pfn;
6107         unsigned long flags;
6108         /* find the first valid pfn */
6109         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6110                 if (pfn_valid(pfn))
6111                         break;
6112         if (pfn == end_pfn)
6113                 return;
6114         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6115         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6116         pfn = start_pfn;
6117         while (pfn < end_pfn) {
6118                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6119                         pfn++;
6120                         continue;
6121                 }
6122                 page = pfn_to_page(pfn);
6123                 /*
6124                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6125                  * page_count() is not 0.
6126                  */
6127                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6128                         pfn++;
6129                         SetPageReserved(page);
6130                         continue;
6131                 }
6132
6133                 BUG_ON(page_count(page));
6134                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6135                 order = page_order(page);
6136 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6137                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6138                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6139 #endif
6140                 list_del(&page->lru);
6141                 rmv_page_order(page);
6142                 zone->free_area[order].nr_free--;
6143                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6144                         SetPageReserved((page+i));
6145                 pfn += (1 << order);
6146         }
6147         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6148 }
6149 #endif
6150
6151 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6152 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6153 {
6154         struct zone *zone = page_zone(page);
6155         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6156         unsigned long flags;
6157         int order;
6158
6159         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6160         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6161                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6162
6163                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6164                         break;
6165         }
6166         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6167
6168         return order < MAX_ORDER;
6169 }
6170 #endif
6171
6172 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6173         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6174         {1UL << PG_error,               "error"         },
6175         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6176         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6177         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6178         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6179         {1UL << PG_active,              "active"        },
6180         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6181         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6182         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6183         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6184         {1UL << PG_private,             "private"       },
6185         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6186         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6187 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6188         {1UL << PG_head,                "head"          },
6189         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6190 #else
6191         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6192 #endif
6193         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6194         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6195         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6196         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6197         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6198 #ifdef CONFIG_MMU
6199         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6200 #endif
6201 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6202         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6203 #endif
6204 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6205         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6206 #endif
6207 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6208         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6209 #endif
6210 };
6211
6212 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6213 {
6214         const char *delim = "";
6215         unsigned long mask;
6216         int i;
6217
6218         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6219
6220         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6221
6222         /* remove zone id */
6223         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6224
6225         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6226
6227                 mask = pageflag_names[i].mask;
6228                 if ((flags & mask) != mask)
6229                         continue;
6230
6231                 flags &= ~mask;
6232                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6233                 delim = "|";
6234         }
6235
6236         /* check for left over flags */
6237         if (flags)
6238                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6239
6240         printk(")\n");
6241 }
6242
6243 void dump_page(struct page *page)
6244 {
6245         printk(KERN_ALERT
6246                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6247                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6248                 page->mapping, page->index);
6249         dump_page_flags(page->flags);
6250         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6251 }