Merge branch 'stable-3.14' of git://git.infradead.org/users/pcmoore/selinux into...
[profile/ivi/kernel-x86-ivi.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, char *reason, unsigned long bad_flags)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
396                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
397                         bad++;
398                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
399                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
400                         bad++;
401                 }
402                 __ClearPageTail(p);
403         }
404
405         return bad;
406 }
407
408 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
409 {
410         int i;
411
412         /*
413          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
414          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
415          */
416         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
417         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
418                 clear_highpage(page + i);
419 }
420
421 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
422 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
423
424 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
425 {
426         unsigned long res;
427
428         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
429                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
430                 return 0;
431         }
432         _debug_guardpage_minorder = res;
433         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
434         return 0;
435 }
436 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
437
438 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
439 {
440         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
441 }
442
443 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447 #else
448 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
449 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
450 #endif
451
452 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
453 {
454         set_page_private(page, order);
455         __SetPageBuddy(page);
456 }
457
458 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
459 {
460         __ClearPageBuddy(page);
461         set_page_private(page, 0);
462 }
463
464 /*
465  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
466  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
467  *
468  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
469  * the following equation:
470  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
471  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
472  * 1 buddy is #10:
473  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
474  *
475  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
476  * satisfies the following equation:
477  *     P = B & ~(1 << O)
478  *
479  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
480  */
481 static inline unsigned long
482 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
483 {
484         return page_idx ^ (1 << order);
485 }
486
487 /*
488  * This function checks whether a page is free && is the buddy
489  * we can do coalesce a page and its buddy if
490  * (a) the buddy is not in a hole &&
491  * (b) the buddy is in the buddy system &&
492  * (c) a page and its buddy have the same order &&
493  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
494  *
495  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
496  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
497  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
498  * serialized by zone->lock.
499  *
500  * For recording page's order, we use page_private(page).
501  */
502 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
503                                                                 int order)
504 {
505         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
506                 return 0;
507
508         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
509                 return 0;
510
511         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
513                 return 1;
514         }
515
516         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
517                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
518                 return 1;
519         }
520         return 0;
521 }
522
523 /*
524  * Freeing function for a buddy system allocator.
525  *
526  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
527  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
528  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
529  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
530  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
531  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
532  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
533  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
534  * parts of the VM system.
535  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
536  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
537  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
538  * field.
539  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
540  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
541  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
542  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
543  * triggers coalescing into a block of larger size.
544  *
545  * -- nyc
546  */
547
548 static inline void __free_one_page(struct page *page,
549                 struct zone *zone, unsigned int order,
550                 int migratetype)
551 {
552         unsigned long page_idx;
553         unsigned long combined_idx;
554         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
555         struct page *buddy;
556
557         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
558
559         if (unlikely(PageCompound(page)))
560                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
561                         return;
562
563         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
564
565         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
566
567         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
568         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
569
570         while (order < MAX_ORDER-1) {
571                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
572                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
573                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
574                         break;
575                 /*
576                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
577                  * merge with it and move up one order.
578                  */
579                 if (page_is_guard(buddy)) {
580                         clear_page_guard_flag(buddy);
581                         set_page_private(page, 0);
582                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
583                                                   migratetype);
584                 } else {
585                         list_del(&buddy->lru);
586                         zone->free_area[order].nr_free--;
587                         rmv_page_order(buddy);
588                 }
589                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
590                 page = page + (combined_idx - page_idx);
591                 page_idx = combined_idx;
592                 order++;
593         }
594         set_page_order(page, order);
595
596         /*
597          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
598          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
599          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
600          * that is happening, add the free page to the tail of the list
601          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
602          * as a higher order page
603          */
604         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
605                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
606                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
607                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
608                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
609                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
610                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
611                         list_add_tail(&page->lru,
612                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
613                         goto out;
614                 }
615         }
616
617         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
618 out:
619         zone->free_area[order].nr_free++;
620 }
621
622 static inline int free_pages_check(struct page *page)
623 {
624         char *bad_reason = NULL;
625         unsigned long bad_flags = 0;
626
627         if (unlikely(page_mapcount(page)))
628                 bad_reason = "nonzero mapcount";
629         if (unlikely(page->mapping != NULL))
630                 bad_reason = "non-NULL mapping";
631         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
632                 bad_reason = "nonzero _count";
633         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
634                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
635                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
636         }
637         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
638                 bad_reason = "cgroup check failed";
639         if (unlikely(bad_reason)) {
640                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
641                 return 1;
642         }
643         page_cpupid_reset_last(page);
644         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
645                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
646         return 0;
647 }
648
649 /*
650  * Frees a number of pages from the PCP lists
651  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
652  * count is the number of pages to free.
653  *
654  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
655  * see if this freeing clears that state.
656  *
657  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
658  * pinned" detection logic.
659  */
660 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
661                                         struct per_cpu_pages *pcp)
662 {
663         int migratetype = 0;
664         int batch_free = 0;
665         int to_free = count;
666
667         spin_lock(&zone->lock);
668         zone->pages_scanned = 0;
669
670         while (to_free) {
671                 struct page *page;
672                 struct list_head *list;
673
674                 /*
675                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
676                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
677                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
678                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
679                  * lists
680                  */
681                 do {
682                         batch_free++;
683                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
684                                 migratetype = 0;
685                         list = &pcp->lists[migratetype];
686                 } while (list_empty(list));
687
688                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
689                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
690                         batch_free = to_free;
691
692                 do {
693                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
694
695                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
696                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
697                         list_del(&page->lru);
698                         mt = get_freepage_migratetype(page);
699                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
700                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
701                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
702                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
703                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
704                                 if (is_migrate_cma(mt))
705                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
706                         }
707                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
708         }
709         spin_unlock(&zone->lock);
710 }
711
712 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
713                                 int migratetype)
714 {
715         spin_lock(&zone->lock);
716         zone->pages_scanned = 0;
717
718         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
719         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
720                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
721         spin_unlock(&zone->lock);
722 }
723
724 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
725 {
726         int i;
727         int bad = 0;
728
729         trace_mm_page_free(page, order);
730         kmemcheck_free_shadow(page, order);
731
732         if (PageAnon(page))
733                 page->mapping = NULL;
734         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
735                 bad += free_pages_check(page + i);
736         if (bad)
737                 return false;
738
739         if (!PageHighMem(page)) {
740                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
741                                            PAGE_SIZE << order);
742                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
743                                            PAGE_SIZE << order);
744         }
745         arch_free_page(page, order);
746         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
747
748         return true;
749 }
750
751 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
752 {
753         unsigned long flags;
754         int migratetype;
755
756         if (!free_pages_prepare(page, order))
757                 return;
758
759         local_irq_save(flags);
760         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
761         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
762         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
763         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
764         local_irq_restore(flags);
765 }
766
767 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
768 {
769         unsigned int nr_pages = 1 << order;
770         struct page *p = page;
771         unsigned int loop;
772
773         prefetchw(p);
774         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
775                 prefetchw(p + 1);
776                 __ClearPageReserved(p);
777                 set_page_count(p, 0);
778         }
779         __ClearPageReserved(p);
780         set_page_count(p, 0);
781
782         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
783         set_page_refcounted(page);
784         __free_pages(page, order);
785 }
786
787 #ifdef CONFIG_CMA
788 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
789 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
790 {
791         unsigned i = pageblock_nr_pages;
792         struct page *p = page;
793
794         do {
795                 __ClearPageReserved(p);
796                 set_page_count(p, 0);
797         } while (++p, --i);
798
799         set_page_refcounted(page);
800         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
801         __free_pages(page, pageblock_order);
802         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
803 }
804 #endif
805
806 /*
807  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
808  * Please do not alter this order without good reasons and regression
809  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
810  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
811  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
812  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
813  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
814  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
815  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
816  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
817  *
818  * -- nyc
819  */
820 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
821         int low, int high, struct free_area *area,
822         int migratetype)
823 {
824         unsigned long size = 1 << high;
825
826         while (high > low) {
827                 area--;
828                 high--;
829                 size >>= 1;
830                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
831
832 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
833                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
834                         /*
835                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
836                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
837                          * Corresponding page table entries will not be touched,
838                          * pages will stay not present in virtual address space
839                          */
840                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
841                         set_page_guard_flag(&page[size]);
842                         set_page_private(&page[size], high);
843                         /* Guard pages are not available for any usage */
844                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
845                                                   migratetype);
846                         continue;
847                 }
848 #endif
849                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
850                 area->nr_free++;
851                 set_page_order(&page[size], high);
852         }
853 }
854
855 /*
856  * This page is about to be returned from the page allocator
857  */
858 static inline int check_new_page(struct page *page)
859 {
860         char *bad_reason = NULL;
861         unsigned long bad_flags = 0;
862
863         if (unlikely(page_mapcount(page)))
864                 bad_reason = "nonzero mapcount";
865         if (unlikely(page->mapping != NULL))
866                 bad_reason = "non-NULL mapping";
867         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
868                 bad_reason = "nonzero _count";
869         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
870                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
871                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
872         }
873         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
874                 bad_reason = "cgroup check failed";
875         if (unlikely(bad_reason)) {
876                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
877                 return 1;
878         }
879         return 0;
880 }
881
882 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
883 {
884         int i;
885
886         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
887                 struct page *p = page + i;
888                 if (unlikely(check_new_page(p)))
889                         return 1;
890         }
891
892         set_page_private(page, 0);
893         set_page_refcounted(page);
894
895         arch_alloc_page(page, order);
896         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
897
898         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
899                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
900
901         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
902                 prep_compound_page(page, order);
903
904         return 0;
905 }
906
907 /*
908  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
909  * the smallest available page from the freelists
910  */
911 static inline
912 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
913                                                 int migratetype)
914 {
915         unsigned int current_order;
916         struct free_area *area;
917         struct page *page;
918
919         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
920         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
921                 area = &(zone->free_area[current_order]);
922                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
923                         continue;
924
925                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
926                                                         struct page, lru);
927                 list_del(&page->lru);
928                 rmv_page_order(page);
929                 area->nr_free--;
930                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
931                 return page;
932         }
933
934         return NULL;
935 }
936
937
938 /*
939  * This array describes the order lists are fallen back to when
940  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
941  */
942 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
943         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
944         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
945 #ifdef CONFIG_CMA
946         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
947         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
948 #else
949         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
950 #endif
951         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
952 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
953         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
954 #endif
955 };
956
957 /*
958  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
959  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
960  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
961  */
962 int move_freepages(struct zone *zone,
963                           struct page *start_page, struct page *end_page,
964                           int migratetype)
965 {
966         struct page *page;
967         unsigned long order;
968         int pages_moved = 0;
969
970 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
971         /*
972          * page_zone is not safe to call in this context when
973          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
974          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
975          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
976          * grouping pages by mobility
977          */
978         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
979 #endif
980
981         for (page = start_page; page <= end_page;) {
982                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
983                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
984
985                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
986                         page++;
987                         continue;
988                 }
989
990                 if (!PageBuddy(page)) {
991                         page++;
992                         continue;
993                 }
994
995                 order = page_order(page);
996                 list_move(&page->lru,
997                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
998                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
999                 page += 1 << order;
1000                 pages_moved += 1 << order;
1001         }
1002
1003         return pages_moved;
1004 }
1005
1006 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1007                                 int migratetype)
1008 {
1009         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1010         struct page *start_page, *end_page;
1011
1012         start_pfn = page_to_pfn(page);
1013         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1014         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1015         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1016         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1017
1018         /* Do not cross zone boundaries */
1019         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1020                 start_page = page;
1021         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1022                 return 0;
1023
1024         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1025 }
1026
1027 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1028                                         int start_order, int migratetype)
1029 {
1030         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1031
1032         while (nr_pageblocks--) {
1033                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1034                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1040  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1041  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1042  *
1043  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1044  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1045  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1046  *
1047  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1048  * if it was unchanged).
1049  */
1050 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1051                                   int start_type, int fallback_type)
1052 {
1053         int current_order = page_order(page);
1054
1055         /*
1056          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1057          * buddy pages to CMA itself.
1058          */
1059         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1060                 return fallback_type;
1061
1062         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1063         if (current_order >= pageblock_order) {
1064                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1065                 return start_type;
1066         }
1067
1068         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1069             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1070             page_group_by_mobility_disabled) {
1071                 int pages;
1072
1073                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1074
1075                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1076                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1077                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1078
1079                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1080                         return start_type;
1081                 }
1082
1083         }
1084
1085         return fallback_type;
1086 }
1087
1088 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1089 static inline struct page *
1090 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1091 {
1092         struct free_area *area;
1093         int current_order;
1094         struct page *page;
1095         int migratetype, new_type, i;
1096
1097         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1098         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1099                                                 --current_order) {
1100                 for (i = 0;; i++) {
1101                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1102
1103                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1104                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1105                                 break;
1106
1107                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1108                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1109                                 continue;
1110
1111                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1112                                         struct page, lru);
1113                         area->nr_free--;
1114
1115                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1116                                                           start_migratetype,
1117                                                           migratetype);
1118
1119                         /* Remove the page from the freelists */
1120                         list_del(&page->lru);
1121                         rmv_page_order(page);
1122
1123                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1124                                new_type);
1125
1126                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1127                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1128
1129                         return page;
1130                 }
1131         }
1132
1133         return NULL;
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1138  * Call me with the zone->lock already held.
1139  */
1140 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1141                                                 int migratetype)
1142 {
1143         struct page *page;
1144
1145 retry_reserve:
1146         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1147
1148         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1149                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1150
1151                 /*
1152                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1153                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1154                  * and we want just one call site
1155                  */
1156                 if (!page) {
1157                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1158                         goto retry_reserve;
1159                 }
1160         }
1161
1162         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1163         return page;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1168  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1169  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1170  */
1171 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1172                         unsigned long count, struct list_head *list,
1173                         int migratetype, int cold)
1174 {
1175         int mt = migratetype, i;
1176
1177         spin_lock(&zone->lock);
1178         for (i = 0; i < count; ++i) {
1179                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1180                 if (unlikely(page == NULL))
1181                         break;
1182
1183                 /*
1184                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1185                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1186                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1187                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1188                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1189                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1190                  * properly.
1191                  */
1192                 if (likely(cold == 0))
1193                         list_add(&page->lru, list);
1194                 else
1195                         list_add_tail(&page->lru, list);
1196                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1197                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1198                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1199                                 mt = migratetype;
1200                 }
1201                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1202                 list = &page->lru;
1203                 if (is_migrate_cma(mt))
1204                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1205                                               -(1 << order));
1206         }
1207         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1208         spin_unlock(&zone->lock);
1209         return i;
1210 }
1211
1212 #ifdef CONFIG_NUMA
1213 /*
1214  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1215  * currently executing processor on remote nodes after they have
1216  * expired.
1217  *
1218  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1219  * a single processor.
1220  */
1221 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1222 {
1223         unsigned long flags;
1224         int to_drain;
1225         unsigned long batch;
1226
1227         local_irq_save(flags);
1228         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1229         if (pcp->count >= batch)
1230                 to_drain = batch;
1231         else
1232                 to_drain = pcp->count;
1233         if (to_drain > 0) {
1234                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1235                 pcp->count -= to_drain;
1236         }
1237         local_irq_restore(flags);
1238 }
1239 #endif
1240
1241 /*
1242  * Drain pages of the indicated processor.
1243  *
1244  * The processor must either be the current processor and the
1245  * thread pinned to the current processor or a processor that
1246  * is not online.
1247  */
1248 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1249 {
1250         unsigned long flags;
1251         struct zone *zone;
1252
1253         for_each_populated_zone(zone) {
1254                 struct per_cpu_pageset *pset;
1255                 struct per_cpu_pages *pcp;
1256
1257                 local_irq_save(flags);
1258                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1259
1260                 pcp = &pset->pcp;
1261                 if (pcp->count) {
1262                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1263                         pcp->count = 0;
1264                 }
1265                 local_irq_restore(flags);
1266         }
1267 }
1268
1269 /*
1270  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1271  */
1272 void drain_local_pages(void *arg)
1273 {
1274         drain_pages(smp_processor_id());
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1279  *
1280  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1281  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1282  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1283  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1284  * before the call to on_each_cpu_mask().
1285  */
1286 void drain_all_pages(void)
1287 {
1288         int cpu;
1289         struct per_cpu_pageset *pcp;
1290         struct zone *zone;
1291
1292         /*
1293          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1294          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1295          */
1296         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1297
1298         /*
1299          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1300          * as offline notification will cause the notified
1301          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1302          * disables preemption as part of its processing
1303          */
1304         for_each_online_cpu(cpu) {
1305                 bool has_pcps = false;
1306                 for_each_populated_zone(zone) {
1307                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1308                         if (pcp->pcp.count) {
1309                                 has_pcps = true;
1310                                 break;
1311                         }
1312                 }
1313                 if (has_pcps)
1314                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1315                 else
1316                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1317         }
1318         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1319 }
1320
1321 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1322
1323 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1324 {
1325         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1326         unsigned long flags;
1327         int order, t;
1328         struct list_head *curr;
1329
1330         if (zone_is_empty(zone))
1331                 return;
1332
1333         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1334
1335         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1336         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1337                 if (pfn_valid(pfn)) {
1338                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1339
1340                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1341                                 swsusp_unset_page_free(page);
1342                 }
1343
1344         for_each_migratetype_order(order, t) {
1345                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1346                         unsigned long i;
1347
1348                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1349                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1350                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1351                 }
1352         }
1353         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1354 }
1355 #endif /* CONFIG_PM */
1356
1357 /*
1358  * Free a 0-order page
1359  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1360  */
1361 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1362 {
1363         struct zone *zone = page_zone(page);
1364         struct per_cpu_pages *pcp;
1365         unsigned long flags;
1366         int migratetype;
1367
1368         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1369                 return;
1370
1371         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1372         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1373         local_irq_save(flags);
1374         __count_vm_event(PGFREE);
1375
1376         /*
1377          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1378          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1379          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1380          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1381          * excessively into the page allocator
1382          */
1383         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1384                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1385                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1386                         goto out;
1387                 }
1388                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1389         }
1390
1391         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1392         if (cold)
1393                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1394         else
1395                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1396         pcp->count++;
1397         if (pcp->count >= pcp->high) {
1398                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1399                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1400                 pcp->count -= batch;
1401         }
1402
1403 out:
1404         local_irq_restore(flags);
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Free a list of 0-order pages
1409  */
1410 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1411 {
1412         struct page *page, *next;
1413
1414         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1415                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1416                 free_hot_cold_page(page, cold);
1417         }
1418 }
1419
1420 /*
1421  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1422  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1423  * Each sub-page must be freed individually.
1424  *
1425  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1426  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1427  */
1428 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1429 {
1430         int i;
1431
1432         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1433         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1434
1435 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1436         /*
1437          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1438          * otherwise free the whole shadow.
1439          */
1440         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1441                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1442 #endif
1443
1444         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1445                 set_page_refcounted(page + i);
1446 }
1447 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1448
1449 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1450 {
1451         unsigned long watermark;
1452         struct zone *zone;
1453         int mt;
1454
1455         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1456
1457         zone = page_zone(page);
1458         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1459
1460         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1461                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1462                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1463                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1464                         return 0;
1465
1466                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1467         }
1468
1469         /* Remove page from free list */
1470         list_del(&page->lru);
1471         zone->free_area[order].nr_free--;
1472         rmv_page_order(page);
1473
1474         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1475         if (order >= pageblock_order - 1) {
1476                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1477                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1478                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1479                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1480                                 set_pageblock_migratetype(page,
1481                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1482                 }
1483         }
1484
1485         return 1UL << order;
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1490  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1491  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1492  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1493  * are enabled.
1494  *
1495  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1496  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1497  */
1498 int split_free_page(struct page *page)
1499 {
1500         unsigned int order;
1501         int nr_pages;
1502
1503         order = page_order(page);
1504
1505         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1506         if (!nr_pages)
1507                 return 0;
1508
1509         /* Split into individual pages */
1510         set_page_refcounted(page);
1511         split_page(page, order);
1512         return nr_pages;
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1517  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1518  * or two.
1519  */
1520 static inline
1521 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1522                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1523                         int migratetype)
1524 {
1525         unsigned long flags;
1526         struct page *page;
1527         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1528
1529 again:
1530         if (likely(order == 0)) {
1531                 struct per_cpu_pages *pcp;
1532                 struct list_head *list;
1533
1534                 local_irq_save(flags);
1535                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1536                 list = &pcp->lists[migratetype];
1537                 if (list_empty(list)) {
1538                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1539                                         pcp->batch, list,
1540                                         migratetype, cold);
1541                         if (unlikely(list_empty(list)))
1542                                 goto failed;
1543                 }
1544
1545                 if (cold)
1546                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1547                 else
1548                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1549
1550                 list_del(&page->lru);
1551                 pcp->count--;
1552         } else {
1553                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1554                         /*
1555                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1556                          *
1557                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1558                          * properly detect and handle allocation failures.
1559                          *
1560                          * We most definitely don't want callers attempting to
1561                          * allocate greater than order-1 page units with
1562                          * __GFP_NOFAIL.
1563                          */
1564                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1565                 }
1566                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1567                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1568                 spin_unlock(&zone->lock);
1569                 if (!page)
1570                         goto failed;
1571                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1572                                           get_pageblock_migratetype(page));
1573         }
1574
1575         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1576         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1577         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1578         local_irq_restore(flags);
1579
1580         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1581         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1582                 goto again;
1583         return page;
1584
1585 failed:
1586         local_irq_restore(flags);
1587         return NULL;
1588 }
1589
1590 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1591
1592 static struct {
1593         struct fault_attr attr;
1594
1595         u32 ignore_gfp_highmem;
1596         u32 ignore_gfp_wait;
1597         u32 min_order;
1598 } fail_page_alloc = {
1599         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1600         .ignore_gfp_wait = 1,
1601         .ignore_gfp_highmem = 1,
1602         .min_order = 1,
1603 };
1604
1605 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1606 {
1607         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1608 }
1609 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1610
1611 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1612 {
1613         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1614                 return false;
1615         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1616                 return false;
1617         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1618                 return false;
1619         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1620                 return false;
1621
1622         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1623 }
1624
1625 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1626
1627 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1628 {
1629         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1630         struct dentry *dir;
1631
1632         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1633                                         &fail_page_alloc.attr);
1634         if (IS_ERR(dir))
1635                 return PTR_ERR(dir);
1636
1637         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1638                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1639                 goto fail;
1640         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1641                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1642                 goto fail;
1643         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1644                                 &fail_page_alloc.min_order))
1645                 goto fail;
1646
1647         return 0;
1648 fail:
1649         debugfs_remove_recursive(dir);
1650
1651         return -ENOMEM;
1652 }
1653
1654 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1655
1656 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1657
1658 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1659
1660 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1661 {
1662         return false;
1663 }
1664
1665 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1666
1667 /*
1668  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1669  * of the allocation.
1670  */
1671 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1672                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1673 {
1674         /* free_pages my go negative - that's OK */
1675         long min = mark;
1676         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1677         int o;
1678         long free_cma = 0;
1679
1680         free_pages -= (1 << order) - 1;
1681         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1682                 min -= min / 2;
1683         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1684                 min -= min / 4;
1685 #ifdef CONFIG_CMA
1686         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1687         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1688                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1689 #endif
1690
1691         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1692                 return false;
1693         for (o = 0; o < order; o++) {
1694                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1695                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1696
1697                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1698                 min >>= 1;
1699
1700                 if (free_pages <= min)
1701                         return false;
1702         }
1703         return true;
1704 }
1705
1706 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1707                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1708 {
1709         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1710                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1711 }
1712
1713 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1714                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1715 {
1716         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1717
1718         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1719                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1720
1721         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1722                                                                 free_pages);
1723 }
1724
1725 #ifdef CONFIG_NUMA
1726 /*
1727  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1728  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1729  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1730  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1731  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1732  *
1733  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1734  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1735  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1736  *
1737  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1738  * nothing and returns NULL.
1739  *
1740  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1741  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1742  *
1743  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1744  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1745  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1746  * quickly as we can.
1747  */
1748 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1749 {
1750         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1751         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1752
1753         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1754         if (!zlc)
1755                 return NULL;
1756
1757         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1758                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1759                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1760         }
1761
1762         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1763                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1764                                         &node_states[N_MEMORY];
1765         return allowednodes;
1766 }
1767
1768 /*
1769  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1770  * if it is worth looking at further for free memory:
1771  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1772  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1773  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1774  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1775  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1776  * else return false (zero) if it is not.
1777  *
1778  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1779  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1780  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1781  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1782  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1783  * into the second scan of the zonelist.
1784  *
1785  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1786  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1787  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1788  * unturned looking for a free page.
1789  */
1790 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1791                                                 nodemask_t *allowednodes)
1792 {
1793         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1794         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1795         int n;                          /* node that zone *z is on */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return 1;
1800
1801         i = z - zonelist->_zonerefs;
1802         n = zlc->z_to_n[i];
1803
1804         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1805         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1810  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1811  * from that zone don't waste time re-examining it.
1812  */
1813 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1814 {
1815         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1816         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1817
1818         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1819         if (!zlc)
1820                 return;
1821
1822         i = z - zonelist->_zonerefs;
1823
1824         set_bit(i, zlc->fullzones);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1829  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1830  */
1831 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1832 {
1833         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1834
1835         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1836         if (!zlc)
1837                 return;
1838
1839         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1840 }
1841
1842 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1843 {
1844         return local_zone->node == zone->node;
1845 }
1846
1847 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1848 {
1849         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1850 }
1851
1852 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1853 {
1854         int i;
1855
1856         for_each_online_node(i)
1857                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1858                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1859                 else
1860                         zone_reclaim_mode = 1;
1861 }
1862
1863 #else   /* CONFIG_NUMA */
1864
1865 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1866 {
1867         return NULL;
1868 }
1869
1870 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1871                                 nodemask_t *allowednodes)
1872 {
1873         return 1;
1874 }
1875
1876 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1877 {
1878 }
1879
1880 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1881 {
1882 }
1883
1884 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1885 {
1886         return true;
1887 }
1888
1889 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1890 {
1891         return true;
1892 }
1893
1894 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1895 {
1896 }
1897 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1898
1899 /*
1900  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1901  * a page.
1902  */
1903 static struct page *
1904 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1905                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1906                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1907 {
1908         struct zoneref *z;
1909         struct page *page = NULL;
1910         int classzone_idx;
1911         struct zone *zone;
1912         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1913         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1914         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1915
1916         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1917 zonelist_scan:
1918         /*
1919          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1920          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1921          */
1922         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1923                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1924                 unsigned long mark;
1925
1926                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1927                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1928                                 continue;
1929                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1930                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1931                                 continue;
1932                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1933                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1934                         goto try_this_zone;
1935                 /*
1936                  * Distribute pages in proportion to the individual
1937                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1938                  * page was allocated in should have no effect on the
1939                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1940                  *
1941                  * Try to stay in local zones in the fastpath.  If
1942                  * that fails, the slowpath is entered, which will do
1943                  * another pass starting with the local zones, but
1944                  * ultimately fall back to remote zones that do not
1945                  * partake in the fairness round-robin cycle of this
1946                  * zonelist.
1947                  */
1948                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1949                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1950                                 continue;
1951                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1952                                 continue;
1953                 }
1954                 /*
1955                  * When allocating a page cache page for writing, we
1956                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1957                  * limit, such that no single zone holds more than its
1958                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1959                  * The dirty limits take into account the zone's
1960                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1961                  * should be able to balance it without having to
1962                  * write pages from its LRU list.
1963                  *
1964                  * This may look like it could increase pressure on
1965                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1966                  * before they are full.  But the pages that do spill
1967                  * over are limited as the lower zones are protected
1968                  * by this very same mechanism.  It should not become
1969                  * a practical burden to them.
1970                  *
1971                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1972                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1973                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1974                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1975                  * zones are together not big enough to reach the
1976                  * global limit.  The proper fix for these situations
1977                  * will require awareness of zones in the
1978                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1979                  */
1980                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1981                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1982                         goto this_zone_full;
1983
1984                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1985                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1986                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1987                         int ret;
1988
1989                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1990                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1991                                 /*
1992                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1993                                  * and before considering the first zone allowed
1994                                  * by the cpuset.
1995                                  */
1996                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1997                                 zlc_active = 1;
1998                                 did_zlc_setup = 1;
1999                         }
2000
2001                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2002                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2003                                 goto this_zone_full;
2004
2005                         /*
2006                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2007                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2008                          */
2009                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2010                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2011                                 continue;
2012
2013                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2014                         switch (ret) {
2015                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2016                                 /* did not scan */
2017                                 continue;
2018                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2019                                 /* scanned but unreclaimable */
2020                                 continue;
2021                         default:
2022                                 /* did we reclaim enough */
2023                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2024                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2025                                         goto try_this_zone;
2026
2027                                 /*
2028                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2029                                  * Only mark the zone full if checking the min
2030                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2031                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2032                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2033                                  * when the watermark is between the low and
2034                                  * min watermarks.
2035                                  */
2036                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2037                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2038                                         goto this_zone_full;
2039
2040                                 continue;
2041                         }
2042                 }
2043
2044 try_this_zone:
2045                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2046                                                 gfp_mask, migratetype);
2047                 if (page)
2048                         break;
2049 this_zone_full:
2050                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2051                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2052         }
2053
2054         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2055                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2056                 zlc_active = 0;
2057                 goto zonelist_scan;
2058         }
2059
2060         if (page)
2061                 /*
2062                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2063                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2064                  * that the caller is taking steps that will free more
2065                  * memory. The caller should avoid the page being used
2066                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2067                  */
2068                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2069
2070         return page;
2071 }
2072
2073 /*
2074  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2075  * meminfo in irq context.
2076  */
2077 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2078 {
2079         bool ret = false;
2080
2081 #if NODES_SHIFT > 8
2082         ret = in_interrupt();
2083 #endif
2084         return ret;
2085 }
2086
2087 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2088                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2089                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2090
2091 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2092 {
2093         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2094
2095         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2096             debug_guardpage_minorder() > 0)
2097                 return;
2098
2099         /*
2100          * This documents exceptions given to allocations in certain
2101          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2102          * of allowed nodes.
2103          */
2104         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2105                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2106                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2107                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2108         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2109                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2110
2111         if (fmt) {
2112                 struct va_format vaf;
2113                 va_list args;
2114
2115                 va_start(args, fmt);
2116
2117                 vaf.fmt = fmt;
2118                 vaf.va = &args;
2119
2120                 pr_warn("%pV", &vaf);
2121
2122                 va_end(args);
2123         }
2124
2125         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2126                 current->comm, order, gfp_mask);
2127
2128         dump_stack();
2129         if (!should_suppress_show_mem())
2130                 show_mem(filter);
2131 }
2132
2133 static inline int
2134 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2135                                 unsigned long did_some_progress,
2136                                 unsigned long pages_reclaimed)
2137 {
2138         /* Do not loop if specifically requested */
2139         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2140                 return 0;
2141
2142         /* Always retry if specifically requested */
2143         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2144                 return 1;
2145
2146         /*
2147          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2148          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2149          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2150          */
2151         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2152                 return 0;
2153
2154         /*
2155          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2156          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2157          * implementations.
2158          */
2159         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2160                 return 1;
2161
2162         /*
2163          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2164          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2165          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2166          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2167          * allocation still fails, we stop retrying.
2168          */
2169         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2170                 return 1;
2171
2172         return 0;
2173 }
2174
2175 static inline struct page *
2176 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2177         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2178         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2179         int migratetype)
2180 {
2181         struct page *page;
2182
2183         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2184         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2185                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2186                 return NULL;
2187         }
2188
2189         /*
2190          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2191          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2192          * we're still under heavy pressure.
2193          */
2194         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2195                 order, zonelist, high_zoneidx,
2196                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2197                 preferred_zone, migratetype);
2198         if (page)
2199                 goto out;
2200
2201         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2202                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2203                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2204                         goto out;
2205                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2206                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2207                         goto out;
2208                 /*
2209                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2210                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2211                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2212                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2213                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2214                  */
2215                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2216                         goto out;
2217         }
2218         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2219         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2220
2221 out:
2222         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2223         return page;
2224 }
2225
2226 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2227 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2228 static struct page *
2229 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2230         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2231         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2232         int migratetype, bool sync_migration,
2233         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2234         unsigned long *did_some_progress)
2235 {
2236         if (!order)
2237                 return NULL;
2238
2239         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2240                 *deferred_compaction = true;
2241                 return NULL;
2242         }
2243
2244         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2245         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2246                                                 nodemask, sync_migration,
2247                                                 contended_compaction);
2248         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2249
2250         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2251                 struct page *page;
2252
2253                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2254                 drain_pages(get_cpu());
2255                 put_cpu();
2256
2257                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2258                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2259                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2260                                 preferred_zone, migratetype);
2261                 if (page) {
2262                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2263                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2264                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2265                         return page;
2266                 }
2267
2268                 /*
2269                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2270                  * The most likely reason is that pages exist,
2271                  * but not enough to satisfy watermarks.
2272                  */
2273                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2274
2275                 /*
2276                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2277                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2278                  */
2279                 if (sync_migration)
2280                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2281
2282                 cond_resched();
2283         }
2284
2285         return NULL;
2286 }
2287 #else
2288 static inline struct page *
2289 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2290         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2291         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2292         int migratetype, bool sync_migration,
2293         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2294         unsigned long *did_some_progress)
2295 {
2296         return NULL;
2297 }
2298 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2299
2300 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2301 static int
2302 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2303                   nodemask_t *nodemask)
2304 {
2305         struct reclaim_state reclaim_state;
2306         int progress;
2307
2308         cond_resched();
2309
2310         /* We now go into synchronous reclaim */
2311         cpuset_memory_pressure_bump();
2312         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2313         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2314         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2315         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2316
2317         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2318
2319         current->reclaim_state = NULL;
2320         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2321         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2322
2323         cond_resched();
2324
2325         return progress;
2326 }
2327
2328 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2329 static inline struct page *
2330 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2331         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2332         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2333         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2334 {
2335         struct page *page = NULL;
2336         bool drained = false;
2337
2338         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2339                                                nodemask);
2340         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2341                 return NULL;
2342
2343         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2344         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2345                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2346
2347 retry:
2348         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2349                                         zonelist, high_zoneidx,
2350                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2351                                         preferred_zone, migratetype);
2352
2353         /*
2354          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2355          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2356          */
2357         if (!page && !drained) {
2358                 drain_all_pages();
2359                 drained = true;
2360                 goto retry;
2361         }
2362
2363         return page;
2364 }
2365
2366 /*
2367  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2368  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2369  */
2370 static inline struct page *
2371 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2372         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2373         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2374         int migratetype)
2375 {
2376         struct page *page;
2377
2378         do {
2379                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2380                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2381                         preferred_zone, migratetype);
2382
2383                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2384                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2385         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2386
2387         return page;
2388 }
2389
2390 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2391                              struct zonelist *zonelist,
2392                              enum zone_type high_zoneidx,
2393                              struct zone *preferred_zone)
2394 {
2395         struct zoneref *z;
2396         struct zone *zone;
2397
2398         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2399                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2400                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2401                 /*
2402                  * Only reset the batches of zones that were actually
2403                  * considered in the fast path, we don't want to
2404                  * thrash fairness information for zones that are not
2405                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2406                  */
2407                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2408                         continue;
2409                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2410                                     high_wmark_pages(zone) -
2411                                     low_wmark_pages(zone) -
2412                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2413         }
2414 }
2415
2416 static inline int
2417 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2418 {
2419         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2420         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2421
2422         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2423         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2424
2425         /*
2426          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2427          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2428          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2429          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2430          */
2431         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2432
2433         if (!wait) {
2434                 /*
2435                  * Not worth trying to allocate harder for
2436                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2437                  */
2438                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2439                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2440                 /*
2441                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2442                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2443                  */
2444                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2445         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2446                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2447
2448         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2449                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2450                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2451                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2452                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2453                 else if (!in_interrupt() &&
2454                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2455                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2456                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2457         }
2458 #ifdef CONFIG_CMA
2459         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2460                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2461 #endif
2462         return alloc_flags;
2463 }
2464
2465 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2466 {
2467         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2468 }
2469
2470 static inline struct page *
2471 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2472         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2473         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2474         int migratetype)
2475 {
2476         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2477         struct page *page = NULL;
2478         int alloc_flags;
2479         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2480         unsigned long did_some_progress;
2481         bool sync_migration = false;
2482         bool deferred_compaction = false;
2483         bool contended_compaction = false;
2484
2485         /*
2486          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2487          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2488          * be using allocators in order of preference for an area that is
2489          * too large.
2490          */
2491         if (order >= MAX_ORDER) {
2492                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2493                 return NULL;
2494         }
2495
2496         /*
2497          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2498          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2499          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2500          * using a larger set of nodes after it has established that the
2501          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2502          * over allocated.
2503          */
2504         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2505                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2506                 goto nopage;
2507
2508 restart:
2509         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2510                          high_zoneidx, preferred_zone);
2511
2512         /*
2513          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2514          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2515          * to how we want to proceed.
2516          */
2517         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2518
2519         /*
2520          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2521          * cpusets.
2522          */
2523         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2524                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2525                                         &preferred_zone);
2526
2527 rebalance:
2528         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2529         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2530                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2531                         preferred_zone, migratetype);
2532         if (page)
2533                 goto got_pg;
2534
2535         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2536         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2537                 /*
2538                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2539                  * the allocation is high priority and these type of
2540                  * allocations are system rather than user orientated
2541                  */
2542                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2543
2544                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2545                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2546                                 preferred_zone, migratetype);
2547                 if (page) {
2548                         goto got_pg;
2549                 }
2550         }
2551
2552         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2553         if (!wait) {
2554                 /*
2555                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2556                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2557                  * type of allocation to fail.
2558                  */
2559                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2560                 goto nopage;
2561         }
2562
2563         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2564         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2565                 goto nopage;
2566
2567         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2568         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2569                 goto nopage;
2570
2571         /*
2572          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2573          * attempts after direct reclaim are synchronous
2574          */
2575         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2576                                         zonelist, high_zoneidx,
2577                                         nodemask,
2578                                         alloc_flags, preferred_zone,
2579                                         migratetype, sync_migration,
2580                                         &contended_compaction,
2581                                         &deferred_compaction,
2582                                         &did_some_progress);
2583         if (page)
2584                 goto got_pg;
2585         sync_migration = true;
2586
2587         /*
2588          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2589          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2590          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2591          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2592          */
2593         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2594                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2595                 goto nopage;
2596
2597         /* Try direct reclaim and then allocating */
2598         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2599                                         zonelist, high_zoneidx,
2600                                         nodemask,
2601                                         alloc_flags, preferred_zone,
2602                                         migratetype, &did_some_progress);
2603         if (page)
2604                 goto got_pg;
2605
2606         /*
2607          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2608          * running out of options and have to consider going OOM
2609          */
2610         if (!did_some_progress) {
2611                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2612                         if (oom_killer_disabled)
2613                                 goto nopage;
2614                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2615                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2616                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2617                                 goto nopage;
2618                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2619                                         zonelist, high_zoneidx,
2620                                         nodemask, preferred_zone,
2621                                         migratetype);
2622                         if (page)
2623                                 goto got_pg;
2624
2625                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2626                                 /*
2627                                  * The oom killer is not called for high-order
2628                                  * allocations that may fail, so if no progress
2629                                  * is being made, there are no other options and
2630                                  * retrying is unlikely to help.
2631                                  */
2632                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2633                                         goto nopage;
2634                                 /*
2635                                  * The oom killer is not called for lowmem
2636                                  * allocations to prevent needlessly killing
2637                                  * innocent tasks.
2638                                  */
2639                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2640                                         goto nopage;
2641                         }
2642
2643                         goto restart;
2644                 }
2645         }
2646
2647         /* Check if we should retry the allocation */
2648         pages_reclaimed += did_some_progress;
2649         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2650                                                 pages_reclaimed)) {
2651                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2652                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2653                 goto rebalance;
2654         } else {
2655                 /*
2656                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2657                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2658                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2659                  */
2660                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2661                                         zonelist, high_zoneidx,
2662                                         nodemask,
2663                                         alloc_flags, preferred_zone,
2664                                         migratetype, sync_migration,
2665                                         &contended_compaction,
2666                                         &deferred_compaction,
2667                                         &did_some_progress);
2668                 if (page)
2669                         goto got_pg;
2670         }
2671
2672 nopage:
2673         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2674         return page;
2675 got_pg:
2676         if (kmemcheck_enabled)
2677                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2678
2679         return page;
2680 }
2681
2682 /*
2683  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2684  */
2685 struct page *
2686 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2687                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2688 {
2689         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2690         struct zone *preferred_zone;
2691         struct page *page = NULL;
2692         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2693         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2694         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2695         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2696
2697         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2698
2699         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2700
2701         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2702
2703         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2704                 return NULL;
2705
2706         /*
2707          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2708          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2709          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2710          */
2711         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2712                 return NULL;
2713
2714         /*
2715          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2716          * verified in the (always inline) callee
2717          */
2718         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2719                 return NULL;
2720
2721 retry_cpuset:
2722         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2723
2724         /* The preferred zone is used for statistics later */
2725         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2726                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2727                                 &preferred_zone);
2728         if (!preferred_zone)
2729                 goto out;
2730
2731 #ifdef CONFIG_CMA
2732         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2733                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2734 #endif
2735         /* First allocation attempt */
2736         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2737                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2738                         preferred_zone, migratetype);
2739         if (unlikely(!page)) {
2740                 /*
2741                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2742                  * can deadlock because I/O on the device might not
2743                  * complete.
2744                  */
2745                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2746                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2747                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2748                                 preferred_zone, migratetype);
2749         }
2750
2751         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2752
2753 out:
2754         /*
2755          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2756          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2757          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2758          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2759          */
2760         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2761                 goto retry_cpuset;
2762
2763         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2764
2765         return page;
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2768
2769 /*
2770  * Common helper functions.
2771  */
2772 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2773 {
2774         struct page *page;
2775
2776         /*
2777          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2778          * a highmem page
2779          */
2780         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2781
2782         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2783         if (!page)
2784                 return 0;
2785         return (unsigned long) page_address(page);
2786 }
2787 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2788
2789 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2790 {
2791         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2792 }
2793 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2794
2795 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2796 {
2797         if (put_page_testzero(page)) {
2798                 if (order == 0)
2799                         free_hot_cold_page(page, 0);
2800                 else
2801                         __free_pages_ok(page, order);
2802         }
2803 }
2804
2805 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2806
2807 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2808 {
2809         if (addr != 0) {
2810                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2811                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2812         }
2813 }
2814
2815 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2816
2817 /*
2818  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2819  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2820  *
2821  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2822  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2823  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2824  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2825  *
2826  * The caller knows better which flags it relies on.
2827  */
2828 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2829 {
2830         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2831         __free_pages(page, order);
2832 }
2833
2834 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2835 {
2836         if (addr != 0) {
2837                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2838                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2839         }
2840 }
2841
2842 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2843 {
2844         if (addr) {
2845                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2846                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2847
2848                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2849                 while (used < alloc_end) {
2850                         free_page(used);
2851                         used += PAGE_SIZE;
2852                 }
2853         }
2854         return (void *)addr;
2855 }
2856
2857 /**
2858  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2859  * @size: the number of bytes to allocate
2860  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2861  *
2862  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2863  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2864  * allocate memory in power-of-two pages.
2865  *
2866  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2867  *
2868  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2869  */
2870 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2871 {
2872         unsigned int order = get_order(size);
2873         unsigned long addr;
2874
2875         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2876         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2877 }
2878 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2879
2880 /**
2881  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2882  *                         pages on a node.
2883  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2884  * @size: the number of bytes to allocate
2885  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2886  *
2887  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2888  * back.
2889  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2890  * but is not exact.
2891  */
2892 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2893 {
2894         unsigned order = get_order(size);
2895         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2896         if (!p)
2897                 return NULL;
2898         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2899 }
2900 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2901
2902 /**
2903  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2904  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2905  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2906  *
2907  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2908  */
2909 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2910 {
2911         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2912         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2913
2914         while (addr < end) {
2915                 free_page(addr);
2916                 addr += PAGE_SIZE;
2917         }
2918 }
2919 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2920
2921 /**
2922  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2923  * @offset: The zone index of the highest zone
2924  *
2925  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2926  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2927  * zone, the number of pages is calculated as:
2928  *     managed_pages - high_pages
2929  */
2930 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2931 {
2932         struct zoneref *z;
2933         struct zone *zone;
2934
2935         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2936         unsigned long sum = 0;
2937
2938         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2939
2940         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2941                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2942                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2943                 if (size > high)
2944                         sum += size - high;
2945         }
2946
2947         return sum;
2948 }
2949
2950 /**
2951  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2952  *
2953  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2954  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2955  */
2956 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2957 {
2958         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2959 }
2960 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2961
2962 /**
2963  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2964  *
2965  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2966  * high watermark within all zones.
2967  */
2968 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2969 {
2970         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2971 }
2972
2973 static inline void show_node(struct zone *zone)
2974 {
2975         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2976                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2977 }
2978
2979 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2980 {
2981         val->totalram = totalram_pages;
2982         val->sharedram = 0;
2983         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2984         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2985         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2986         val->freehigh = nr_free_highpages();
2987         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2988 }
2989
2990 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2991
2992 #ifdef CONFIG_NUMA
2993 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2994 {
2995         int zone_type;          /* needs to be signed */
2996         unsigned long managed_pages = 0;
2997         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2998
2999         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3000                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3001         val->totalram = managed_pages;
3002         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3003 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3004         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3005         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3006                         NR_FREE_PAGES);
3007 #else
3008         val->totalhigh = 0;
3009         val->freehigh = 0;
3010 #endif
3011         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3012 }
3013 #endif
3014
3015 /*
3016  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3017  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3018  */
3019 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3020 {
3021         bool ret = false;
3022         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3023
3024         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3025                 goto out;
3026
3027         do {
3028                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3029                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3030         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3031 out:
3032         return ret;
3033 }
3034
3035 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3036
3037 static void show_migration_types(unsigned char type)
3038 {
3039         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3040                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3041                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3042                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3043                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3044 #ifdef CONFIG_CMA
3045                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3046 #endif
3047 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3048                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3049 #endif
3050         };
3051         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3052         char *p = tmp;
3053         int i;
3054
3055         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3056                 if (type & (1 << i))
3057                         *p++ = types[i];
3058         }
3059
3060         *p = '\0';
3061         printk("(%s) ", tmp);
3062 }
3063
3064 /*
3065  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3066  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3067  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3068  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3069  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3070  */
3071 void show_free_areas(unsigned int filter)
3072 {
3073         int cpu;
3074         struct zone *zone;
3075
3076         for_each_populated_zone(zone) {
3077                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3078                         continue;
3079                 show_node(zone);
3080                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3081
3082                 for_each_online_cpu(cpu) {
3083                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3084
3085                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3086
3087                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3088                                cpu, pageset->pcp.high,
3089                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3090                 }
3091         }
3092
3093         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3094                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3095                 " unevictable:%lu"
3096                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3097                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3098                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3099                 " free_cma:%lu\n",
3100                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3101                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3102                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3103                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3104                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3105                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3106                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3107                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3108                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3109                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3110                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3111                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3112                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3113                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3114                 global_page_state(NR_SHMEM),
3115                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3116                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3117                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3118
3119         for_each_populated_zone(zone) {
3120                 int i;
3121
3122                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3123                         continue;
3124                 show_node(zone);
3125                 printk("%s"
3126                         " free:%lukB"
3127                         " min:%lukB"
3128                         " low:%lukB"
3129                         " high:%lukB"
3130                         " active_anon:%lukB"
3131                         " inactive_anon:%lukB"
3132                         " active_file:%lukB"
3133                         " inactive_file:%lukB"
3134                         " unevictable:%lukB"
3135                         " isolated(anon):%lukB"
3136                         " isolated(file):%lukB"
3137                         " present:%lukB"
3138                         " managed:%lukB"
3139                         " mlocked:%lukB"
3140                         " dirty:%lukB"
3141                         " writeback:%lukB"
3142                         " mapped:%lukB"
3143                         " shmem:%lukB"
3144                         " slab_reclaimable:%lukB"
3145                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3146                         " kernel_stack:%lukB"
3147                         " pagetables:%lukB"
3148                         " unstable:%lukB"
3149                         " bounce:%lukB"
3150                         " free_cma:%lukB"
3151                         " writeback_tmp:%lukB"
3152                         " pages_scanned:%lu"
3153                         " all_unreclaimable? %s"
3154                         "\n",
3155                         zone->name,
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3157                         K(min_wmark_pages(zone)),
3158                         K(low_wmark_pages(zone)),
3159                         K(high_wmark_pages(zone)),
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3161                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3165                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3166                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3167                         K(zone->present_pages),
3168                         K(zone->managed_pages),
3169                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3170                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3171                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3172                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3173                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3174                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3175                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3176                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3177                                 THREAD_SIZE / 1024,
3178                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3179                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3180                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3181                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3182                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3183                         zone->pages_scanned,
3184                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3185                         );
3186                 printk("lowmem_reserve[]:");
3187                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3188                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3189                 printk("\n");
3190         }
3191
3192         for_each_populated_zone(zone) {
3193                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3194                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3195
3196                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3197                         continue;
3198                 show_node(zone);
3199                 printk("%s: ", zone->name);
3200
3201                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3202                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3203                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3204                         int type;
3205
3206                         nr[order] = area->nr_free;
3207                         total += nr[order] << order;
3208
3209                         types[order] = 0;
3210                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3211                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3212                                         types[order] |= 1 << type;
3213                         }
3214                 }
3215                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3216                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3217                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3218                         if (nr[order])
3219                                 show_migration_types(types[order]);
3220                 }
3221                 printk("= %lukB\n", K(total));
3222         }
3223
3224         hugetlb_show_meminfo();
3225
3226         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3227
3228         show_swap_cache_info();
3229 }
3230
3231 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3232 {
3233         zoneref->zone = zone;
3234         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3235 }
3236
3237 /*
3238  * Builds allocation fallback zone lists.
3239  *
3240  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3241  */
3242 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3243                                 int nr_zones)
3244 {
3245         struct zone *zone;
3246         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3247
3248         do {
3249                 zone_type--;
3250                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3251                 if (populated_zone(zone)) {
3252                         zoneref_set_zone(zone,
3253                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3254                         check_highest_zone(zone_type);
3255                 }
3256         } while (zone_type);
3257
3258         return nr_zones;
3259 }
3260
3261
3262 /*
3263  *  zonelist_order:
3264  *  0 = automatic detection of better ordering.
3265  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3266  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3267  *
3268  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3269  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3270  */
3271 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3272 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3273 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3274
3275 /* zonelist order in the kernel.
3276  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3277  */
3278 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3279 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3280
3281
3282 #ifdef CONFIG_NUMA
3283 /* The value user specified ....changed by config */
3284 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3285 /* string for sysctl */
3286 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3287 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3288
3289 /*
3290  * interface for configure zonelist ordering.
3291  * command line option "numa_zonelist_order"
3292  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3293  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3294  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3295  */
3296
3297 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3298 {
3299         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3300                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3301         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3302                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3303         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3304                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3305         } else {
3306                 printk(KERN_WARNING
3307                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3308                         "%s\n", s);
3309                 return -EINVAL;
3310         }
3311         return 0;
3312 }
3313
3314 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3315 {
3316         int ret;
3317
3318         if (!s)
3319                 return 0;
3320
3321         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3322         if (ret == 0)
3323                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3324
3325         return ret;
3326 }
3327 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3328
3329 /*
3330  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3331  */
3332 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3333                 void __user *buffer, size_t *length,
3334                 loff_t *ppos)
3335 {
3336         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3337         int ret;
3338         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3339
3340         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3341         if (write) {
3342                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3343                         ret = -EINVAL;
3344                         goto out;
3345                 }
3346                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3347         }
3348         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3349         if (ret)
3350                 goto out;
3351         if (write) {
3352                 int oldval = user_zonelist_order;
3353
3354                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3355                 if (ret) {
3356                         /*
3357                          * bogus value.  restore saved string
3358                          */
3359                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3360                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3361                         user_zonelist_order = oldval;
3362                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3363                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3364                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3365                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3366                 }
3367         }
3368 out:
3369         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3370         return ret;
3371 }
3372
3373
3374 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3375 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3376
3377 /**
3378  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3379  * @node: node whose fallback list we're appending
3380  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3381  *
3382  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3383  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3384  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3385  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3386  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3387  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3388  * on them otherwise.
3389  * It returns -1 if no node is found.
3390  */
3391 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3392 {
3393         int n, val;
3394         int min_val = INT_MAX;
3395         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3396         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3397
3398         /* Use the local node if we haven't already */
3399         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3400                 node_set(node, *used_node_mask);
3401                 return node;
3402         }
3403
3404         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3405
3406                 /* Don't want a node to appear more than once */
3407                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3408                         continue;
3409
3410                 /* Use the distance array to find the distance */
3411                 val = node_distance(node, n);
3412
3413                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3414                 val += (n < node);
3415
3416                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3417                 tmp = cpumask_of_node(n);
3418                 if (!cpumask_empty(tmp))
3419                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3420
3421                 /* Slight preference for less loaded node */
3422                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3423                 val += node_load[n];
3424
3425                 if (val < min_val) {
3426                         min_val = val;
3427                         best_node = n;
3428                 }
3429         }
3430
3431         if (best_node >= 0)
3432                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3433
3434         return best_node;
3435 }
3436
3437
3438 /*
3439  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3440  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3441  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3442  */
3443 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3444 {
3445         int j;
3446         struct zonelist *zonelist;
3447
3448         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3449         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3450                 ;
3451         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3452         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3453         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3454 }
3455
3456 /*
3457  * Build gfp_thisnode zonelists
3458  */
3459 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3460 {
3461         int j;
3462         struct zonelist *zonelist;
3463
3464         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3465         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3466         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3467         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3468 }
3469
3470 /*
3471  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3472  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3473  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3474  * may still exist in local DMA zone.
3475  */
3476 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3477
3478 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3479 {
3480         int pos, j, node;
3481         int zone_type;          /* needs to be signed */
3482         struct zone *z;
3483         struct zonelist *zonelist;
3484
3485         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3486         pos = 0;
3487         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3488                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3489                         node = node_order[j];
3490                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3491                         if (populated_zone(z)) {
3492                                 zoneref_set_zone(z,
3493                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3494                                 check_highest_zone(zone_type);
3495                         }
3496                 }
3497         }
3498         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3499         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3500 }
3501
3502 static int default_zonelist_order(void)
3503 {
3504         int nid, zone_type;
3505         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3506         struct zone *z;
3507         int average_size;
3508         /*
3509          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3510          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3511          * into OOM very easily.
3512          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3513          */
3514         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3515         low_kmem_size = 0;
3516         total_size = 0;
3517         for_each_online_node(nid) {
3518                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3519                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3520                         if (populated_zone(z)) {
3521                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3522                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3523                                 total_size += z->managed_pages;
3524                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3525                                 /*
3526                                  * If any node has only lowmem, then node order
3527                                  * is preferred to allow kernel allocations
3528                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3529                                  * on other nodes when there is an abundance of
3530                                  * lowmem available to allocate from.
3531                                  */
3532                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3533                         }
3534                 }
3535         }
3536         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3537             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3538                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3539         /*
3540          * look into each node's config.
3541          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3542          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3543          */
3544         average_size = total_size /
3545                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3546         for_each_online_node(nid) {
3547                 low_kmem_size = 0;
3548                 total_size = 0;
3549                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3550                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3551                         if (populated_zone(z)) {
3552                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3553                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3554                                 total_size += z->present_pages;
3555                         }
3556                 }
3557                 if (low_kmem_size &&
3558                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3559                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3560                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3561         }
3562         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3563 }
3564
3565 static void set_zonelist_order(void)
3566 {
3567         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3568                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3569         else
3570                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3571 }
3572
3573 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3574 {
3575         int j, node, load;
3576         enum zone_type i;
3577         nodemask_t used_mask;
3578         int local_node, prev_node;
3579         struct zonelist *zonelist;
3580         int order = current_zonelist_order;
3581
3582         /* initialize zonelists */
3583         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3584                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3585                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3586                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3587         }
3588
3589         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3590         local_node = pgdat->node_id;
3591         load = nr_online_nodes;
3592         prev_node = local_node;
3593         nodes_clear(used_mask);
3594
3595         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3596         j = 0;
3597
3598         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3599                 /*
3600                  * We don't want to pressure a particular node.
3601                  * So adding penalty to the first node in same
3602                  * distance group to make it round-robin.
3603                  */
3604                 if (node_distance(local_node, node) !=
3605                     node_distance(local_node, prev_node))
3606                         node_load[node] = load;
3607
3608                 prev_node = node;
3609                 load--;
3610                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3611                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3612                 else
3613                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3614         }
3615
3616         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3617                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3618                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3619         }
3620
3621         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3622 }
3623
3624 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3625 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3626 {
3627         struct zonelist *zonelist;
3628         struct zonelist_cache *zlc;
3629         struct zoneref *z;
3630
3631         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3632         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3633         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3634         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3635                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3636 }
3637
3638 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3639 /*
3640  * Return node id of node used for "local" allocations.
3641  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3642  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3643  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3644  */
3645 int local_memory_node(int node)
3646 {
3647         struct zone *zone;
3648
3649         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3650                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3651                                    NULL,
3652                                    &zone);
3653         return zone->node;
3654 }
3655 #endif
3656
3657 #else   /* CONFIG_NUMA */
3658
3659 static void set_zonelist_order(void)
3660 {
3661         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3662 }
3663
3664 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3665 {
3666         int node, local_node;
3667         enum zone_type j;
3668         struct zonelist *zonelist;
3669
3670         local_node = pgdat->node_id;
3671
3672         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3673         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3674
3675         /*
3676          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3677          * of all the other nodes.
3678          * We don't want to pressure a particular node, so when
3679          * building the zones for node N, we make sure that the
3680          * zones coming right after the local ones are those from
3681          * node N+1 (modulo N)
3682          */
3683         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3684                 if (!node_online(node))
3685                         continue;
3686                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3687         }
3688         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3689                 if (!node_online(node))
3690                         continue;
3691                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3692         }
3693
3694         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3695         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3696 }
3697
3698 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3699 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3700 {
3701         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3702 }
3703
3704 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3705
3706 /*
3707  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3708  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3709  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3710  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3711  * with interrupts disabled.
3712  *
3713  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3714  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3715  * hotplugged processors.
3716  *
3717  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3718  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3719  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3720  */
3721 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3722 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3723 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3724
3725 /*
3726  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3727  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3728  */
3729 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3730
3731 /* return values int ....just for stop_machine() */
3732 static int __build_all_zonelists(void *data)
3733 {
3734         int nid;
3735         int cpu;
3736         pg_data_t *self = data;
3737
3738 #ifdef CONFIG_NUMA
3739         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3740 #endif
3741
3742         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3743                 build_zonelists(self);
3744                 build_zonelist_cache(self);
3745         }
3746
3747         for_each_online_node(nid) {
3748                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3749
3750                 build_zonelists(pgdat);
3751                 build_zonelist_cache(pgdat);
3752         }
3753
3754         /*
3755          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3756          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3757          * each zone will be allocated later when the per cpu
3758          * allocator is available.
3759          *
3760          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3761          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3762          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3763          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3764          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3765          * (a chicken-egg dilemma).
3766          */
3767         for_each_possible_cpu(cpu) {
3768                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3769
3770 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3771                 /*
3772                  * We now know the "local memory node" for each node--
3773                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3774                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3775                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3776                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3777                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3778                  */
3779                 if (cpu_online(cpu))
3780                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3781 #endif
3782         }
3783
3784         return 0;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Called with zonelists_mutex held always
3789  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3790  */
3791 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3792 {
3793         set_zonelist_order();
3794
3795         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3796                 __build_all_zonelists(NULL);
3797                 mminit_verify_zonelist();
3798                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3799         } else {
3800 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3801                 if (zone)
3802                         setup_zone_pageset(zone);
3803 #endif
3804                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3805                    of zonelist */
3806                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3807                 /* cpuset refresh routine should be here */
3808         }
3809         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3810         /*
3811          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3812          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3813          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3814          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3815          * disabled and enable it later
3816          */
3817         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3818                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3819         else
3820                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3821
3822         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3823                 "Total pages: %ld\n",
3824                         nr_online_nodes,
3825                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3826                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3827                         vm_total_pages);
3828 #ifdef CONFIG_NUMA
3829         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3830 #endif
3831 }
3832
3833 /*
3834  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3835  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3836  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3837  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3838  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3839  * conservative, even though it seems large.
3840  *
3841  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3842  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3843  */
3844 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3845
3846 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3847 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3848 {
3849         unsigned long size = 1;
3850
3851         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3852
3853         while (size < pages)
3854                 size <<= 1;
3855
3856         /*
3857          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3858          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3859          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3860          */
3861         size = min(size, 4096UL);
3862
3863         return max(size, 4UL);
3864 }
3865 #else
3866 /*
3867  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3868  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3869  *
3870  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3871  *
3872  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3873  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3874  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3875  *
3876  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3877  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3878  *
3879  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3880  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3881  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3882  */
3883 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3884 {
3885         return 4096UL;
3886 }
3887 #endif
3888
3889 /*
3890  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3891  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3892  * hash function before the remainder is taken.
3893  */
3894 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3895 {
3896         return ffz(~size);
3897 }
3898
3899 /*
3900  * Check if a pageblock contains reserved pages
3901  */
3902 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3903 {
3904         unsigned long pfn;
3905
3906         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3907                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3908                         return 1;
3909         }
3910         return 0;
3911 }
3912
3913 /*
3914  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3915  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3916  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3917  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3918  * blocks as reclaim kicks in
3919  */
3920 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3921 {
3922         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3923         struct page *page;
3924         unsigned long block_migratetype;
3925         int reserve;
3926         int old_reserve;
3927
3928         /*
3929          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3930          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3931          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3932          * the block.
3933          */
3934         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3935         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3936         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3937         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3938                                                         pageblock_order;
3939
3940         /*
3941          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3942          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3943          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3944          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3945          * future allocation of hugepages at runtime.
3946          */
3947         reserve = min(2, reserve);
3948         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3949
3950         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3951         if (reserve == old_reserve)
3952                 return;
3953         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3954
3955         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3956                 if (!pfn_valid(pfn))
3957                         continue;
3958                 page = pfn_to_page(pfn);
3959
3960                 /* Watch out for overlapping nodes */
3961                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3962                         continue;
3963
3964                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3965
3966                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3967                 if (reserve > 0) {
3968                         /*
3969                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3970                          * them.
3971                          */
3972                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3973                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3974                                 continue;
3975
3976                         /* If this block is reserved, account for it */
3977                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3978                                 reserve--;
3979                                 continue;
3980                         }
3981
3982                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3983                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3984                                 set_pageblock_migratetype(page,
3985                                                         MIGRATE_RESERVE);
3986                                 move_freepages_block(zone, page,
3987                                                         MIGRATE_RESERVE);
3988                                 reserve--;
3989                                 continue;
3990                         }
3991                 } else if (!old_reserve) {
3992                         /*
3993                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
3994                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
3995                          */
3996                         break;
3997                 }
3998
3999                 /*
4000                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4001                  * take it back
4002                  */
4003                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4004                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4005                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4006                 }
4007         }
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4012  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4013  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4014  */
4015 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4016                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4017 {
4018         struct page *page;
4019         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4020         unsigned long pfn;
4021         struct zone *z;
4022
4023         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4024                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4025
4026         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4027         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4028                 /*
4029                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4030                  * handed to this function.  They do not
4031                  * exist on hotplugged memory.
4032                  */
4033                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4034                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4035                                 continue;
4036                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4037                                 continue;
4038                 }
4039                 page = pfn_to_page(pfn);
4040                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4041                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4042                 init_page_count(page);
4043                 page_mapcount_reset(page);
4044                 page_cpupid_reset_last(page);
4045                 SetPageReserved(page);
4046                 /*
4047                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4048                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4049                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4050                  * the address space during boot when many long-lived
4051                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4052                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4053                  * setup_zone_migrate_reserve()
4054                  *
4055                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4056                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4057                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4058                  * pfn out of zone.
4059                  */
4060                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4061                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4062                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4063                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4064
4065                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4066 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4067                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4068                 if (!is_highmem_idx(zone))
4069                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4070 #endif
4071         }
4072 }
4073
4074 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4075 {
4076         int order, t;
4077         for_each_migratetype_order(order, t) {
4078                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4079                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4080         }
4081 }
4082
4083 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4084 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4085         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4086 #endif
4087
4088 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4089 {
4090 #ifdef CONFIG_MMU
4091         int batch;
4092
4093         /*
4094          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4095          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4096          *
4097          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4098          */
4099         batch = zone->managed_pages / 1024;
4100         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4101                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4102         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4103         if (batch < 1)
4104                 batch = 1;
4105
4106         /*
4107          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4108          * of 2 value was found to be more likely to have
4109          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4110          *
4111          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4112          * batches of pages, one task can end up with a lot
4113          * of pages of one half of the possible page colors
4114          * and the other with pages of the other colors.
4115          */
4116         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4117
4118         return batch;
4119
4120 #else
4121         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4122          * conditions.
4123          *
4124          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4125          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4126          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4127          *
4128          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4129          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4130          * can be a significant delay between the individual batches being
4131          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4132          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4133          */
4134         return 0;
4135 #endif
4136 }
4137
4138 /*
4139  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4140  * ->batch must never be higher then ->high.
4141  * The following function updates them in a safe manner without read side
4142  * locking.
4143  *
4144  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4145  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4146  *
4147  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4148  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4149  * exist).
4150  */
4151 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4152                 unsigned long batch)
4153 {
4154        /* start with a fail safe value for batch */
4155         pcp->batch = 1;
4156         smp_wmb();
4157
4158        /* Update high, then batch, in order */
4159         pcp->high = high;
4160         smp_wmb();
4161
4162         pcp->batch = batch;
4163 }
4164
4165 /* a companion to pageset_set_high() */
4166 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4167 {
4168         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4169 }
4170
4171 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4172 {
4173         struct per_cpu_pages *pcp;
4174         int migratetype;
4175
4176         memset(p, 0, sizeof(*p));
4177
4178         pcp = &p->pcp;
4179         pcp->count = 0;
4180         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4181                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4182 }
4183
4184 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4185 {
4186         pageset_init(p);
4187         pageset_set_batch(p, batch);
4188 }
4189
4190 /*
4191  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4192  * to the value high for the pageset p.
4193  */
4194 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4195                                 unsigned long high)
4196 {
4197         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4198         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4199                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4200
4201         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4202 }
4203
4204 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4205                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4206 {
4207         if (percpu_pagelist_fraction)
4208                 pageset_set_high(pcp,
4209                         (zone->managed_pages /
4210                                 percpu_pagelist_fraction));
4211         else
4212                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4213 }
4214
4215 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4216 {
4217         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4218
4219         pageset_init(pcp);
4220         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4221 }
4222
4223 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4224 {
4225         int cpu;
4226         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4227         for_each_possible_cpu(cpu)
4228                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4229 }
4230
4231 /*
4232  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4233  * Before this call only boot pagesets were available.
4234  */
4235 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4236 {
4237         struct zone *zone;
4238
4239         for_each_populated_zone(zone)
4240                 setup_zone_pageset(zone);
4241 }
4242
4243 static noinline __init_refok
4244 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4245 {
4246         int i;
4247         size_t alloc_size;
4248
4249         /*
4250          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4251          * per zone.
4252          */
4253         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4254                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4255         zone->wait_table_bits =
4256                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4257         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4258                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4259
4260         if (!slab_is_available()) {
4261                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4262                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4263                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4264         } else {
4265                 /*
4266                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4267                  * via memory hot-add.
4268                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4269                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4270                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4271                  * node itself as well.
4272                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4273                  * necessary.
4274                  */
4275                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4276         }
4277         if (!zone->wait_table)
4278                 return -ENOMEM;
4279
4280         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4281                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4282
4283         return 0;
4284 }
4285
4286 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4287 {
4288         /*
4289          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4290          * relies on the ability of the linker to provide the
4291          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4292          */
4293         zone->pageset = &boot_pageset;
4294
4295         if (populated_zone(zone))
4296                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4297                         zone->name, zone->present_pages,
4298                                          zone_batchsize(zone));
4299 }
4300
4301 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4302                                         unsigned long zone_start_pfn,
4303                                         unsigned long size,
4304                                         enum memmap_context context)
4305 {
4306         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4307         int ret;
4308         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4309         if (ret)
4310                 return ret;
4311         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4312
4313         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4314
4315         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4316                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4317                         pgdat->node_id,
4318                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4319                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4320
4321         zone_init_free_lists(zone);
4322
4323         return 0;
4324 }
4325
4326 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4327 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4328 /*
4329  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4330  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4331  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4332  * alternative
4333  */
4334 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4335 {
4336         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4337         int nid;
4338         /*
4339          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4340          * when the kernel is running single-threaded.
4341          */
4342         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4343         static int __meminitdata last_nid;
4344
4345         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4346                 return last_nid;
4347
4348         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4349         if (nid != -1) {
4350                 last_start_pfn = start_pfn;
4351                 last_end_pfn = end_pfn;
4352                 last_nid = nid;
4353         }
4354
4355         return nid;
4356 }
4357 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4358
4359 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4360 {
4361         int nid;
4362
4363         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4364         if (nid >= 0)
4365                 return nid;
4366         /* just returns 0 */
4367         return 0;
4368 }
4369
4370 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4371 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4372 {
4373         int nid;
4374
4375         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4376         if (nid >= 0 && nid != node)
4377                 return false;
4378         return true;
4379 }
4380 #endif
4381
4382 /**
4383  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4384  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4385  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4386  *
4387  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4388  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4389  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4390  * manually.
4391  */
4392 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4393 {
4394         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4395         int i, this_nid;
4396
4397         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4398                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4399                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4400
4401                 if (start_pfn < end_pfn)
4402                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4403                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4404                                         this_nid);
4405         }
4406 }
4407
4408 /**
4409  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4410  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4411  *
4412  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4413  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4414  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4415  */
4416 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4417 {
4418         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4419         int i, this_nid;
4420
4421         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4422                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4423 }
4424
4425 /**
4426  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4427  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4428  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4429  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4430  *
4431  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4432  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4433  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4434  * PFNs will be 0.
4435  */
4436 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4437                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4438 {
4439         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4440         int i;
4441
4442         *start_pfn = -1UL;
4443         *end_pfn = 0;
4444
4445         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4446                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4447                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4448         }
4449
4450         if (*start_pfn == -1UL)
4451                 *start_pfn = 0;
4452 }
4453
4454 /*
4455  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4456  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4457  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4458  */
4459 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4460 {
4461         int zone_index;
4462         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4463                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4464                         continue;
4465
4466                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4467                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4468                         break;
4469         }
4470
4471         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4472         movable_zone = zone_index;
4473 }
4474
4475 /*
4476  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4477  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4478  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4479  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4480  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4481  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4482  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4483  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4484  */
4485 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4486                                         unsigned long zone_type,
4487                                         unsigned long node_start_pfn,
4488                                         unsigned long node_end_pfn,
4489                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4490                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4491 {
4492         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4493         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4494                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4495                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4496                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4497                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4498                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4499
4500                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4501                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4502                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4503                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4504
4505                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4506                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4507                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4508         }
4509 }
4510
4511 /*
4512  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4513  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4514  */
4515 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4516                                         unsigned long zone_type,
4517                                         unsigned long node_start_pfn,
4518                                         unsigned long node_end_pfn,
4519                                         unsigned long *ignored)
4520 {
4521         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4522
4523         /* Get the start and end of the zone */
4524         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4525         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4526         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4527                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4528                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4529
4530         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4531         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4532                 return 0;
4533
4534         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4535         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4536         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4537
4538         /* Return the spanned pages */
4539         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4540 }
4541
4542 /*
4543  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4544  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4545  */
4546 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4547                                 unsigned long range_start_pfn,
4548                                 unsigned long range_end_pfn)
4549 {
4550         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4551         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4552         int i;
4553
4554         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4555                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4556                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4557                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4558         }
4559         return nr_absent;
4560 }
4561
4562 /**
4563  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4564  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4565  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4566  *
4567  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4568  */
4569 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4570                                                         unsigned long end_pfn)
4571 {
4572         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4573 }
4574
4575 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4576 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4577                                         unsigned long zone_type,
4578                                         unsigned long node_start_pfn,
4579                                         unsigned long node_end_pfn,
4580                                         unsigned long *ignored)
4581 {
4582         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4583         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4584         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4585
4586         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4587         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4588
4589         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4590                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4591                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4592         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4593 }
4594
4595 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4596 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4597                                         unsigned long zone_type,
4598                                         unsigned long node_start_pfn,
4599                                         unsigned long node_end_pfn,
4600                                         unsigned long *zones_size)
4601 {
4602         return zones_size[zone_type];
4603 }
4604
4605 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4606                                                 unsigned long zone_type,
4607                                                 unsigned long node_start_pfn,
4608                                                 unsigned long node_end_pfn,
4609                                                 unsigned long *zholes_size)
4610 {
4611         if (!zholes_size)
4612                 return 0;
4613
4614         return zholes_size[zone_type];
4615 }
4616
4617 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4618
4619 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4620                                                 unsigned long node_start_pfn,
4621                                                 unsigned long node_end_pfn,
4622                                                 unsigned long *zones_size,
4623                                                 unsigned long *zholes_size)
4624 {
4625         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4626         enum zone_type i;
4627
4628         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4629                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4630                                                          node_start_pfn,
4631                                                          node_end_pfn,
4632                                                          zones_size);
4633         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4634
4635         realtotalpages = totalpages;
4636         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4637                 realtotalpages -=
4638                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4639                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4640                                                   zholes_size);
4641         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4642         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4643                                                         realtotalpages);
4644 }
4645
4646 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4647 /*
4648  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4649  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4650  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4651  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4652  * bytes.
4653  */
4654 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4655 {
4656         unsigned long usemapsize;
4657
4658         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4659         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4660         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4661         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4662         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4663
4664         return usemapsize / 8;
4665 }
4666
4667 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4668                                 struct zone *zone,
4669                                 unsigned long zone_start_pfn,
4670                                 unsigned long zonesize)
4671 {
4672         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4673         zone->pageblock_flags = NULL;
4674         if (usemapsize)
4675                 zone->pageblock_flags =
4676                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4677                                                          pgdat->node_id);
4678 }
4679 #else
4680 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4681                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4682 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4683
4684 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4685
4686 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4687 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4688 {
4689         unsigned int order;
4690
4691         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4692         if (pageblock_order)
4693                 return;
4694
4695         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4696                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4697         else
4698                 order = MAX_ORDER - 1;
4699
4700         /*
4701          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4702          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4703          * powerpc.
4704          */
4705         pageblock_order = order;
4706 }
4707 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4708
4709 /*
4710  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4711  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4712  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4713  * the kernel config
4714  */
4715 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4716 {
4717 }
4718
4719 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4720
4721 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4722                                                    unsigned long present_pages)
4723 {
4724         unsigned long pages = spanned_pages;
4725
4726         /*
4727          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4728          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4729          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4730          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4731          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4732          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4733          */
4734         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4735             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4736                 pages = present_pages;
4737
4738         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4739 }
4740
4741 /*
4742  * Set up the zone data structures:
4743  *   - mark all pages reserved
4744  *   - mark all memory queues empty
4745  *   - clear the memory bitmaps
4746  *
4747  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4748  */
4749 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4750                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4751                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4752 {
4753         enum zone_type j;
4754         int nid = pgdat->node_id;
4755         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4756         int ret;
4757
4758         pgdat_resize_init(pgdat);
4759 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4760         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4761         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4762         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4763 #endif
4764         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4765         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4766         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4767
4768         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4769                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4770                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4771
4772                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4773                                                   node_end_pfn, zones_size);
4774                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4775                                                                 node_start_pfn,
4776                                                                 node_end_pfn,
4777                                                                 zholes_size);
4778
4779                 /*
4780                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4781                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4782                  * and per-cpu initialisations
4783                  */
4784                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4785                 if (freesize >= memmap_pages) {
4786                         freesize -= memmap_pages;
4787                         if (memmap_pages)
4788                                 printk(KERN_DEBUG
4789                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4790                                        zone_names[j], memmap_pages);
4791                 } else
4792                         printk(KERN_WARNING
4793                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4794                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4795
4796                 /* Account for reserved pages */
4797                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4798                         freesize -= dma_reserve;
4799                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4800                                         zone_names[0], dma_reserve);
4801                 }
4802
4803                 if (!is_highmem_idx(j))
4804                         nr_kernel_pages += freesize;
4805                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4806                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4807                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4808                 nr_all_pages += freesize;
4809
4810                 zone->spanned_pages = size;
4811                 zone->present_pages = realsize;
4812                 /*
4813                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4814                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4815                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4816                  */
4817                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4818 #ifdef CONFIG_NUMA
4819                 zone->node = nid;
4820                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4821                                                 / 100;
4822                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4823 #endif
4824                 zone->name = zone_names[j];
4825                 spin_lock_init(&zone->lock);
4826                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4827                 zone_seqlock_init(zone);
4828                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4829                 zone_pcp_init(zone);
4830
4831                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4832                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4833
4834                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4835                 if (!size)
4836                         continue;
4837
4838                 set_pageblock_order();
4839                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4840                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4841                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4842                 BUG_ON(ret);
4843                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4844                 zone_start_pfn += size;
4845         }
4846 }
4847
4848 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4849 {
4850         /* Skip empty nodes */
4851         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4852                 return;
4853
4854 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4855         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4856         if (!pgdat->node_mem_map) {
4857                 unsigned long size, start, end;
4858                 struct page *map;
4859
4860                 /*
4861                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4862                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4863                  * for the buddy allocator to function correctly.
4864                  */
4865                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4866                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4867                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4868                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4869                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4870                 if (!map)
4871                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4872                                                                pgdat->node_id);
4873                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4874         }
4875 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4876         /*
4877          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4878          */
4879         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4880                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4881 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4882                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4883                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4884 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4885         }
4886 #endif
4887 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4888 }
4889
4890 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4891                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4892 {
4893         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4894         unsigned long start_pfn = 0;
4895         unsigned long end_pfn = 0;
4896
4897         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4898         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4899
4900         pgdat->node_id = nid;
4901         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4902         init_zone_allows_reclaim(nid);
4903 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4904         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4905 #endif
4906         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4907                                   zones_size, zholes_size);
4908
4909         alloc_node_mem_map(pgdat);
4910 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4911         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4912                 nid, (unsigned long)pgdat,
4913                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4914 #endif
4915
4916         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4917                             zones_size, zholes_size);
4918 }
4919
4920 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4921
4922 #if MAX_NUMNODES > 1
4923 /*
4924  * Figure out the number of possible node ids.
4925  */
4926 void __init setup_nr_node_ids(void)
4927 {
4928         unsigned int node;
4929         unsigned int highest = 0;
4930
4931         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4932                 highest = node;
4933         nr_node_ids = highest + 1;
4934 }
4935 #endif
4936
4937 /**
4938  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4939  *
4940  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4941  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4942  * all the nodes.
4943  *
4944  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4945  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4946  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4947  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4948  *
4949  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4950  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4951  * populated node map.
4952  *
4953  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4954  * requirement (single node).
4955  */
4956 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4957 {
4958         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4959         unsigned long start, end, mask;
4960         int last_nid = -1;
4961         int i, nid;
4962
4963         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4964                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4965                         last_nid = nid;
4966                         last_end = end;
4967                         continue;
4968                 }
4969
4970                 /*
4971                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4972                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4973                  * too coarse to separate the current node from the last.
4974                  */
4975                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4976                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4977                         mask <<= 1;
4978
4979                 /* accumulate all internode masks */
4980                 accl_mask |= mask;
4981         }
4982
4983         /* convert mask to number of pages */
4984         return ~accl_mask + 1;
4985 }
4986
4987 /* Find the lowest pfn for a node */
4988 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4989 {
4990         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4991         unsigned long start_pfn;
4992         int i;
4993
4994         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4995                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4996
4997         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4998                 printk(KERN_WARNING
4999                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5000                 return 0;
5001         }
5002
5003         return min_pfn;
5004 }
5005
5006 /**
5007  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5008  *
5009  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5010  * add_active_range().
5011  */
5012 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5013 {
5014         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5015 }
5016
5017 /*
5018  * early_calculate_totalpages()
5019  * Sum pages in active regions for movable zone.
5020  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5021  */
5022 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5023 {
5024         unsigned long totalpages = 0;
5025         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5026         int i, nid;
5027
5028         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5029                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5030
5031                 totalpages += pages;
5032                 if (pages)
5033                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5034         }
5035         return totalpages;
5036 }
5037
5038 /*
5039  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5040  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5041  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5042  * others
5043  */
5044 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5045 {
5046         int i, nid;
5047         unsigned long usable_startpfn;
5048         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5049         /* save the state before borrow the nodemask */
5050         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5051         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5052         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5053         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5054
5055         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5056         find_usable_zone_for_movable();
5057
5058         /*
5059          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5060          * options.
5061          */
5062         if (movable_node_is_enabled()) {
5063                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5064                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5065                                 continue;
5066
5067                         nid = type->regions[i].nid;
5068
5069                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5070                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5071                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5072                                 usable_startpfn;
5073                 }
5074
5075                 goto out2;
5076         }
5077
5078         /*
5079          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5080          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5081          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5082          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5083          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5084          * what movablecore would have allowed.
5085          */
5086         if (required_movablecore) {
5087                 unsigned long corepages;
5088
5089                 /*
5090                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5091                  * was requested by the user
5092                  */
5093                 required_movablecore =
5094                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5095                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5096
5097                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5098         }
5099
5100         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5101         if (!required_kernelcore)
5102                 goto out;
5103
5104         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5105         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5106
5107 restart:
5108         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5109         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5110         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5111                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5112
5113                 /*
5114                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5115                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5116                  * amount of memory for the kernel
5117                  */
5118                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5119                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5120
5121                 /*
5122                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5123                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5124                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5125                  */
5126                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5127
5128                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5129                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5130                         unsigned long size_pages;
5131
5132                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5133                         if (start_pfn >= end_pfn)
5134                                 continue;
5135
5136                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5137                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5138                                 unsigned long kernel_pages;
5139                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5140                                                                 - start_pfn;
5141
5142                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5143                                                         kernelcore_remaining);
5144                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5145                                                         required_kernelcore);
5146
5147                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5148                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5149
5150                                         /*
5151                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5152                                          * that if we have to rebalance
5153                                          * kernelcore across nodes, we will
5154                                          * not double account here
5155                                          */
5156                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5157                                         continue;
5158                                 }
5159                                 start_pfn = usable_startpfn;
5160                         }
5161
5162                         /*
5163                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5164                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5165                          * number of pages used as kernelcore
5166                          */
5167                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5168                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5169                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5170                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5171
5172                         /*
5173                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5174                          * break if the kernelcore for this node has been
5175                          * satisfied
5176                          */
5177                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5178                                                                 size_pages);
5179                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5180                         if (!kernelcore_remaining)
5181                                 break;
5182                 }
5183         }
5184
5185         /*
5186          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5187          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5188          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5189          * satisfied
5190          */
5191         usable_nodes--;
5192         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5193                 goto restart;
5194
5195 out2:
5196         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5197         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5198                 zone_movable_pfn[nid] =
5199                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5200
5201 out:
5202         /* restore the node_state */
5203         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5204 }
5205
5206 /* Any regular or high memory on that node ? */
5207 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5208 {
5209         enum zone_type zone_type;
5210
5211         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5212                 return;
5213
5214         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5215                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5216                 if (populated_zone(zone)) {
5217                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5218                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5219                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5220                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5221                         break;
5222                 }
5223         }
5224 }
5225
5226 /**
5227  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5228  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5229  *
5230  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5231  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5232  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5233  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5234  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5235  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5236  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5237  * at arch_max_dma_pfn.
5238  */
5239 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5240 {
5241         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5242         int i, nid;
5243
5244         /* Record where the zone boundaries are */
5245         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5246                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5247         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5248                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5249         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5250         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5251         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5252                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5253                         continue;
5254                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5255                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5256                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5257                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5258         }
5259         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5260         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5261
5262         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5263         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5264         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5265
5266         /* Print out the zone ranges */
5267         printk("Zone ranges:\n");
5268         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5269                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5270                         continue;
5271                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5272                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5273                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5274                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5275                 else
5276                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5277                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5278                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5279                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5280         }
5281
5282         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5283         printk("Movable zone start for each node\n");
5284         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5285                 if (zone_movable_pfn[i])
5286                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5287                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5288         }
5289
5290         /* Print out the early node map */
5291         printk("Early memory node ranges\n");
5292         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5293                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5294                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5295
5296         /* Initialise every node */
5297         mminit_verify_pageflags_layout();
5298         setup_nr_node_ids();
5299         for_each_online_node(nid) {
5300                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5301                 free_area_init_node(nid, NULL,
5302                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5303
5304                 /* Any memory on that node */
5305                 if (pgdat->node_present_pages)
5306                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5307                 check_for_memory(pgdat, nid);
5308         }
5309 }
5310
5311 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5312 {
5313         unsigned long long coremem;
5314         if (!p)
5315                 return -EINVAL;
5316
5317         coremem = memparse(p, &p);
5318         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5319
5320         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5321         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5322
5323         return 0;
5324 }
5325
5326 /*
5327  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5328  * cannot be reclaimed or migrated.
5329  */
5330 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5331 {
5332         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5333 }
5334
5335 /*
5336  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5337  * can be reclaimed or migrated.
5338  */
5339 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5340 {
5341         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5342 }
5343
5344 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5345 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5346
5347 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5348
5349 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5350 {
5351         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5352         page_zone(page)->managed_pages += count;
5353         totalram_pages += count;
5354 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5355         if (PageHighMem(page))
5356                 totalhigh_pages += count;
5357 #endif
5358         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5359 }
5360 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5361
5362 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5363 {
5364         void *pos;
5365         unsigned long pages = 0;
5366
5367         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5368         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5369         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5370                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5371                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5372                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5373         }
5374
5375         if (pages && s)
5376                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5377                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5378
5379         return pages;
5380 }
5381 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5382
5383 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5384 void free_highmem_page(struct page *page)
5385 {
5386         __free_reserved_page(page);
5387         totalram_pages++;
5388         page_zone(page)->managed_pages++;
5389         totalhigh_pages++;
5390 }
5391 #endif
5392
5393
5394 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5395 {
5396         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5397         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5398
5399         physpages = get_num_physpages();
5400         codesize = _etext - _stext;
5401         datasize = _edata - _sdata;
5402         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5403         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5404         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5405         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5406
5407         /*
5408          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5409          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5410          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5411          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5412          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5413          */
5414 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5415         do { \
5416                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5417                         size -= adj; \
5418         } while (0)
5419
5420         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5421                      _sinittext, init_code_size);
5422         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5423         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5424         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5425         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5426
5427 #undef  adj_init_size
5428
5429         printk("Memory: %luK/%luK available "
5430                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5431                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5432 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5433                ", %luK highmem"
5434 #endif
5435                "%s%s)\n",
5436                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5437                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5438                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5439                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5440 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5441                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5442 #endif
5443                str ? ", " : "", str ? str : "");
5444 }
5445
5446 /**
5447  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5448  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5449  *
5450  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5451  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5452  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5453  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5454  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5455  * smaller per-cpu batchsize.
5456  */
5457 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5458 {
5459         dma_reserve = new_dma_reserve;
5460 }
5461
5462 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5463 {
5464         free_area_init_node(0, zones_size,
5465                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5466 }
5467
5468 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5469                                  unsigned long action, void *hcpu)
5470 {
5471         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5472
5473         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5474                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5475                 drain_pages(cpu);
5476
5477                 /*
5478                  * Spill the event counters of the dead processor
5479                  * into the current processors event counters.
5480                  * This artificially elevates the count of the current
5481                  * processor.
5482                  */
5483                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5484
5485                 /*
5486                  * Zero the differential counters of the dead processor
5487                  * so that the vm statistics are consistent.
5488                  *
5489                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5490                  * race with what we are doing.
5491                  */
5492                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5493         }
5494         return NOTIFY_OK;
5495 }
5496
5497 void __init page_alloc_init(void)
5498 {
5499         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5500 }
5501
5502 /*
5503  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5504  *      or min_free_kbytes changes.
5505  */
5506 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5507 {
5508         struct pglist_data *pgdat;
5509         unsigned long reserve_pages = 0;
5510         enum zone_type i, j;
5511
5512         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5513                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5514                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5515                         unsigned long max = 0;
5516
5517                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5518                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5519                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5520                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5521                         }
5522
5523                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5524                         max += high_wmark_pages(zone);
5525
5526                         if (max > zone->managed_pages)
5527                                 max = zone->managed_pages;
5528                         reserve_pages += max;
5529                         /*
5530                          * Lowmem reserves are not available to
5531                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5532                          * kswapd tries to balance zones to their high
5533                          * watermark.  As a result, neither should be
5534                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5535                          * situation where reclaim has to clean pages
5536                          * in order to balance the zones.
5537                          */
5538                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5539                 }
5540         }
5541         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5542         totalreserve_pages = reserve_pages;
5543 }
5544
5545 /*
5546  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5547  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5548  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5549  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5550  */
5551 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5552 {
5553         struct pglist_data *pgdat;
5554         enum zone_type j, idx;
5555
5556         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5557                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5558                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5559                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5560
5561                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5562
5563                         idx = j;
5564                         while (idx) {
5565                                 struct zone *lower_zone;
5566
5567                                 idx--;
5568
5569                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5570                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5571
5572                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5573                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5574                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5575                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5576                         }
5577                 }
5578         }
5579
5580         /* update totalreserve_pages */
5581         calculate_totalreserve_pages();
5582 }
5583
5584 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5585 {
5586         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5587         unsigned long lowmem_pages = 0;
5588         struct zone *zone;
5589         unsigned long flags;
5590
5591         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5592         for_each_zone(zone) {
5593                 if (!is_highmem(zone))
5594                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5595         }
5596
5597         for_each_zone(zone) {
5598                 u64 tmp;
5599
5600                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5601                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5602                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5603                 if (is_highmem(zone)) {
5604                         /*
5605                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5606                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5607                          * value here.
5608                          *
5609                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5610                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5611                          * not be capped for highmem.
5612                          */
5613                         unsigned long min_pages;
5614
5615                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5616                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5617                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5618                 } else {
5619                         /*
5620                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5621                          * proportionate to the zone's size.
5622                          */
5623                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5624                 }
5625
5626                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5627                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5628
5629                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5630                                       high_wmark_pages(zone) -
5631                                       low_wmark_pages(zone) -
5632                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5633
5634                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5635                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5636         }
5637
5638         /* update totalreserve_pages */
5639         calculate_totalreserve_pages();
5640 }
5641
5642 /**
5643  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5644  * or when memory is hot-{added|removed}
5645  *
5646  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5647  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5648  */
5649 void setup_per_zone_wmarks(void)
5650 {
5651         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5652         __setup_per_zone_wmarks();
5653         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5654 }
5655
5656 /*
5657  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5658  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5659  * to be referenced again before it is swapped out.
5660  *
5661  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5662  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5663  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5664  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5665  *
5666  * total     target    max
5667  * memory    ratio     inactive anon
5668  * -------------------------------------
5669  *   10MB       1         5MB
5670  *  100MB       1        50MB
5671  *    1GB       3       250MB
5672  *   10GB      10       0.9GB
5673  *  100GB      31         3GB
5674  *    1TB     101        10GB
5675  *   10TB     320        32GB
5676  */
5677 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5678 {
5679         unsigned int gb, ratio;
5680
5681         /* Zone size in gigabytes */
5682         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5683         if (gb)
5684                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5685         else
5686                 ratio = 1;
5687
5688         zone->inactive_ratio = ratio;
5689 }
5690
5691 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5692 {
5693         struct zone *zone;
5694
5695         for_each_zone(zone)
5696                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5697 }
5698
5699 /*
5700  * Initialise min_free_kbytes.
5701  *
5702  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5703  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5704  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5705  *
5706  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5707  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5708  *
5709  * which yields
5710  *
5711  * 16MB:        512k
5712  * 32MB:        724k
5713  * 64MB:        1024k
5714  * 128MB:       1448k
5715  * 256MB:       2048k
5716  * 512MB:       2896k
5717  * 1024MB:      4096k
5718  * 2048MB:      5792k
5719  * 4096MB:      8192k
5720  * 8192MB:      11584k
5721  * 16384MB:     16384k
5722  */
5723 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5724 {
5725         unsigned long lowmem_kbytes;
5726         int new_min_free_kbytes;
5727
5728         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5729         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5730
5731         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5732                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5733                 if (min_free_kbytes < 128)
5734                         min_free_kbytes = 128;
5735                 if (min_free_kbytes > 65536)
5736                         min_free_kbytes = 65536;
5737         } else {
5738                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5739                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5740         }
5741         setup_per_zone_wmarks();
5742         refresh_zone_stat_thresholds();
5743         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5744         setup_per_zone_inactive_ratio();
5745         return 0;
5746 }
5747 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5748
5749 /*
5750  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5751  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5752  *      changes.
5753  */
5754 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5755         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5756 {
5757         int rc;
5758
5759         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5760         if (rc)
5761                 return rc;
5762
5763         if (write) {
5764                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5765                 setup_per_zone_wmarks();
5766         }
5767         return 0;
5768 }
5769
5770 #ifdef CONFIG_NUMA
5771 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5772         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5773 {
5774         struct zone *zone;
5775         int rc;
5776
5777         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5778         if (rc)
5779                 return rc;
5780
5781         for_each_zone(zone)
5782                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5783                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5784         return 0;
5785 }
5786
5787 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5788         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5789 {
5790         struct zone *zone;
5791         int rc;
5792
5793         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5794         if (rc)
5795                 return rc;
5796
5797         for_each_zone(zone)
5798                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5799                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5800         return 0;
5801 }
5802 #endif
5803
5804 /*
5805  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5806  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5807  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5808  *
5809  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5810  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5811  * if in function of the boot time zone sizes.
5812  */
5813 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5814         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5815 {
5816         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5817         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5818         return 0;
5819 }
5820
5821 /*
5822  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5823  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5824  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5825  */
5826 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5827         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5828 {
5829         struct zone *zone;
5830         unsigned int cpu;
5831         int ret;
5832
5833         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5834         if (!write || (ret < 0))
5835                 return ret;
5836
5837         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5838         for_each_populated_zone(zone) {
5839                 unsigned long  high;
5840                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5841                 for_each_possible_cpu(cpu)
5842                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5843                                          high);
5844         }
5845         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5846         return 0;
5847 }
5848
5849 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5850
5851 #ifdef CONFIG_NUMA
5852 static int __init set_hashdist(char *str)
5853 {
5854         if (!str)
5855                 return 0;
5856         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5857         return 1;
5858 }
5859 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5860 #endif
5861
5862 /*
5863  * allocate a large system hash table from bootmem
5864  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5865  *   quantity of entries
5866  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5867  */
5868 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5869                                      unsigned long bucketsize,
5870                                      unsigned long numentries,
5871                                      int scale,
5872                                      int flags,
5873                                      unsigned int *_hash_shift,
5874                                      unsigned int *_hash_mask,
5875                                      unsigned long low_limit,
5876                                      unsigned long high_limit)
5877 {
5878         unsigned long long max = high_limit;
5879         unsigned long log2qty, size;
5880         void *table = NULL;
5881
5882         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5883         if (!numentries) {
5884                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5885                 numentries = nr_kernel_pages;
5886
5887                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5888                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5889                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5890
5891                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5892                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5893                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5894                 else
5895                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5896
5897                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5898                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5899                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5900                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5901                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5902                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5903                                 BUG_ON(!numentries);
5904                         }
5905                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5906                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5907         }
5908         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5909
5910         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5911         if (max == 0) {
5912                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5913                 do_div(max, bucketsize);
5914         }
5915         max = min(max, 0x80000000ULL);
5916
5917         if (numentries < low_limit)
5918                 numentries = low_limit;
5919         if (numentries > max)
5920                 numentries = max;
5921
5922         log2qty = ilog2(numentries);
5923
5924         do {
5925                 size = bucketsize << log2qty;
5926                 if (flags & HASH_EARLY)
5927                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5928                 else if (hashdist)
5929                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5930                 else {
5931                         /*
5932                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5933                          * some pages at the end of hash table which
5934                          * alloc_pages_exact() automatically does
5935                          */
5936                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5937                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5938                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5939                         }
5940                 }
5941         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5942
5943         if (!table)
5944                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5945
5946         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5947                tablename,
5948                (1UL << log2qty),
5949                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5950                size);
5951
5952         if (_hash_shift)
5953                 *_hash_shift = log2qty;
5954         if (_hash_mask)
5955                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5956
5957         return table;
5958 }
5959
5960 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5961 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5962                                                         unsigned long pfn)
5963 {
5964 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5965         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5966 #else
5967         return zone->pageblock_flags;
5968 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5969 }
5970
5971 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5972 {
5973 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5974         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5975         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5976 #else
5977         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5978         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5979 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5980 }
5981
5982 /**
5983  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5984  * @page: The page within the block of interest
5985  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5986  * @end_bitidx: The last bit of interest
5987  * returns pageblock_bits flags
5988  */
5989 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5990                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5991 {
5992         struct zone *zone;
5993         unsigned long *bitmap;
5994         unsigned long pfn, bitidx;
5995         unsigned long flags = 0;
5996         unsigned long value = 1;
5997
5998         zone = page_zone(page);
5999         pfn = page_to_pfn(page);
6000         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6001         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6002
6003         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6004                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6005                         flags |= value;
6006
6007         return flags;
6008 }
6009
6010 /**
6011  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6012  * @page: The page within the block of interest
6013  * @start_bitidx: The first bit of interest
6014  * @end_bitidx: The last bit of interest
6015  * @flags: The flags to set
6016  */
6017 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6018                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6019 {
6020         struct zone *zone;
6021         unsigned long *bitmap;
6022         unsigned long pfn, bitidx;
6023         unsigned long value = 1;
6024
6025         zone = page_zone(page);
6026         pfn = page_to_pfn(page);
6027         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6028         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6029         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6030
6031         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6032                 if (flags & value)
6033                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6034                 else
6035                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6036 }
6037
6038 /*
6039  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6040  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6041  *
6042  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6043  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6044  * expect this function should be exact.
6045  */
6046 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6047                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6048 {
6049         unsigned long pfn, iter, found;
6050         int mt;
6051
6052         /*
6053          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6054          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6055          */
6056         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6057                 return false;
6058         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6059         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6060                 return false;
6061
6062         pfn = page_to_pfn(page);
6063         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6064                 unsigned long check = pfn + iter;
6065
6066                 if (!pfn_valid_within(check))
6067                         continue;
6068
6069                 page = pfn_to_page(check);
6070
6071                 /*
6072                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6073                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6074                  * handle each tail page individually in migration.
6075                  */
6076                 if (PageHuge(page)) {
6077                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6078                         continue;
6079                 }
6080
6081                 /*
6082                  * We can't use page_count without pin a page
6083                  * because another CPU can free compound page.
6084                  * This check already skips compound tails of THP
6085                  * because their page->_count is zero at all time.
6086                  */
6087                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6088                         if (PageBuddy(page))
6089                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6090                         continue;
6091                 }
6092
6093                 /*
6094                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6095                  * page_count() is not 0.
6096                  */
6097                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6098                         continue;
6099
6100                 if (!PageLRU(page))
6101                         found++;
6102                 /*
6103                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6104                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6105                  * and it still to be fixed.
6106                  */
6107                 /*
6108                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6109                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6110                  *
6111                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6112                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6113                  * page at boot.
6114                  */
6115                 if (found > count)
6116                         return true;
6117         }
6118         return false;
6119 }
6120
6121 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6122 {
6123         struct zone *zone;
6124         unsigned long pfn;
6125
6126         /*
6127          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6128          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6129          * the zone but still within the section.
6130          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6131          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6132          */
6133         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6134                 return false;
6135
6136         zone = page_zone(page);
6137         pfn = page_to_pfn(page);
6138         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6139                 return false;
6140
6141         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6142 }
6143
6144 #ifdef CONFIG_CMA
6145
6146 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6147 {
6148         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6149                              pageblock_nr_pages) - 1);
6150 }
6151
6152 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6153 {
6154         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6155                                 pageblock_nr_pages));
6156 }
6157
6158 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6159 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6160                                         unsigned long start, unsigned long end)
6161 {
6162         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6163         unsigned long nr_reclaimed;
6164         unsigned long pfn = start;
6165         unsigned int tries = 0;
6166         int ret = 0;
6167
6168         migrate_prep();
6169
6170         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6171                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6172                         ret = -EINTR;
6173                         break;
6174                 }
6175
6176                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6177                         cc->nr_migratepages = 0;
6178                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6179                                                          pfn, end, true);
6180                         if (!pfn) {
6181                                 ret = -EINTR;
6182                                 break;
6183                         }
6184                         tries = 0;
6185                 } else if (++tries == 5) {
6186                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6187                         break;
6188                 }
6189
6190                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6191                                                         &cc->migratepages);
6192                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6193
6194                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6195                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6196         }
6197         if (ret < 0) {
6198                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6199                 return ret;
6200         }
6201         return 0;
6202 }
6203
6204 /**
6205  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6206  * @start:      start PFN to allocate
6207  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6208  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6209  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6210  *                      in range must have the same migratetype and it must
6211  *                      be either of the two.
6212  *
6213  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6214  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6215  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6216  * pages fall in.
6217  *
6218  * The PFN range must belong to a single zone.
6219  *
6220  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6221  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6222  * need to be freed with free_contig_range().
6223  */
6224 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6225                        unsigned migratetype)
6226 {
6227         unsigned long outer_start, outer_end;
6228         int ret = 0, order;
6229
6230         struct compact_control cc = {
6231                 .nr_migratepages = 0,
6232                 .order = -1,
6233                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6234                 .sync = true,
6235                 .ignore_skip_hint = true,
6236         };
6237         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6238
6239         /*
6240          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6241          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6242          * have different sizes, and due to the way page allocator
6243          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6244          * that page allocator won't try to merge buddies from
6245          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6246          * other migration type.
6247          *
6248          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6249          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6250          * we are interested in).  This will put all the pages in
6251          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6252          *
6253          * When this is done, we take the pages in range from page
6254          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6255          * page allocator will never consider using them.
6256          *
6257          * This lets us mark the pageblocks back as
6258          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6259          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6260          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6261          */
6262
6263         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6264                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6265                                        false);
6266         if (ret)
6267                 return ret;
6268
6269         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6270         if (ret)
6271                 goto done;
6272
6273         /*
6274          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6275          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6276          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6277          * What we are going to do is to allocate all pages from
6278          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6279          *
6280          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6281          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6282          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6283          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6284          * once this is done free the pages we are not interested in.
6285          *
6286          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6287          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6288          */
6289
6290         lru_add_drain_all();
6291         drain_all_pages();
6292
6293         order = 0;
6294         outer_start = start;
6295         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6296                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6297                         ret = -EBUSY;
6298                         goto done;
6299                 }
6300                 outer_start &= ~0UL << order;
6301         }
6302
6303         /* Make sure the range is really isolated. */
6304         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6305                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6306                        outer_start, end);
6307                 ret = -EBUSY;
6308                 goto done;
6309         }
6310
6311
6312         /* Grab isolated pages from freelists. */
6313         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6314         if (!outer_end) {
6315                 ret = -EBUSY;
6316                 goto done;
6317         }
6318
6319         /* Free head and tail (if any) */
6320         if (start != outer_start)
6321                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6322         if (end != outer_end)
6323                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6324
6325 done:
6326         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6327                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6328         return ret;
6329 }
6330
6331 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6332 {
6333         unsigned int count = 0;
6334
6335         for (; nr_pages--; pfn++) {
6336                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6337
6338                 count += page_count(page) != 1;
6339                 __free_page(page);
6340         }
6341         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6342 }
6343 #endif
6344
6345 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6346 /*
6347  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6348  * page high values need to be recalulated.
6349  */
6350 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6351 {
6352         unsigned cpu;
6353         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6354         for_each_possible_cpu(cpu)
6355                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6356                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6357         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6358 }
6359 #endif
6360
6361 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6362 {
6363         unsigned long flags;
6364         int cpu;
6365         struct per_cpu_pageset *pset;
6366
6367         /* avoid races with drain_pages()  */
6368         local_irq_save(flags);
6369         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6370                 for_each_online_cpu(cpu) {
6371                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6372                         drain_zonestat(zone, pset);
6373                 }
6374                 free_percpu(zone->pageset);
6375                 zone->pageset = &boot_pageset;
6376         }
6377         local_irq_restore(flags);
6378 }
6379
6380 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6381 /*
6382  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6383  */
6384 void
6385 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6386 {
6387         struct page *page;
6388         struct zone *zone;
6389         int order, i;
6390         unsigned long pfn;
6391         unsigned long flags;
6392         /* find the first valid pfn */
6393         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6394                 if (pfn_valid(pfn))
6395                         break;
6396         if (pfn == end_pfn)
6397                 return;
6398         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6399         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6400         pfn = start_pfn;
6401         while (pfn < end_pfn) {
6402                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6403                         pfn++;
6404                         continue;
6405                 }
6406                 page = pfn_to_page(pfn);
6407                 /*
6408                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6409                  * page_count() is not 0.
6410                  */
6411                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6412                         pfn++;
6413                         SetPageReserved(page);
6414                         continue;
6415                 }
6416
6417                 BUG_ON(page_count(page));
6418                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6419                 order = page_order(page);
6420 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6421                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6422                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6423 #endif
6424                 list_del(&page->lru);
6425                 rmv_page_order(page);
6426                 zone->free_area[order].nr_free--;
6427                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6428                         SetPageReserved((page+i));
6429                 pfn += (1 << order);
6430         }
6431         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6432 }
6433 #endif
6434
6435 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6436 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6437 {
6438         struct zone *zone = page_zone(page);
6439         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6440         unsigned long flags;
6441         int order;
6442
6443         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6444         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6445                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6446
6447                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6448                         break;
6449         }
6450         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6451
6452         return order < MAX_ORDER;
6453 }
6454 #endif
6455
6456 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6457         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6458         {1UL << PG_error,               "error"         },
6459         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6460         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6461         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6462         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6463         {1UL << PG_active,              "active"        },
6464         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6465         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6466         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6467         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6468         {1UL << PG_private,             "private"       },
6469         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6470         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6471 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6472         {1UL << PG_head,                "head"          },
6473         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6474 #else
6475         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6476 #endif
6477         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6478         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6479         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6480         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6481         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6482 #ifdef CONFIG_MMU
6483         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6484 #endif
6485 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6486         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6487 #endif
6488 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6489         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6490 #endif
6491 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6492         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6493 #endif
6494 };
6495
6496 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6497 {
6498         const char *delim = "";
6499         unsigned long mask;
6500         int i;
6501
6502         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6503
6504         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6505
6506         /* remove zone id */
6507         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6508
6509         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6510
6511                 mask = pageflag_names[i].mask;
6512                 if ((flags & mask) != mask)
6513                         continue;
6514
6515                 flags &= ~mask;
6516                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6517                 delim = "|";
6518         }
6519
6520         /* check for left over flags */
6521         if (flags)
6522                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6523
6524         printk(")\n");
6525 }
6526
6527 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6528 {
6529         printk(KERN_ALERT
6530                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6531                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6532                 page->mapping, page->index);
6533         dump_page_flags(page->flags);
6534         if (reason)
6535                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6536         if (page->flags & badflags) {
6537                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6538                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6539         }
6540         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6541 }
6542
6543 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6544 {
6545         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6546 }
6547 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);