Correct .gbs.conf settings
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 #endif
89
90 /*
91  * Array of node states.
92  */
93 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
94         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
95         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
96 #ifndef CONFIG_NUMA
97         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
98 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
99         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
102         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
105 #endif  /* NUMA */
106 };
107 EXPORT_SYMBOL(node_states);
108
109 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
110 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
111
112 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
113 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
114 /*
115  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
116  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
117  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
118  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
119  */
120 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
121
122 int percpu_pagelist_fraction;
123 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
124
125 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
126 /*
127  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
128  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
129  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
130  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
131  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
132  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
133  */
134
135 static gfp_t saved_gfp_mask;
136
137 void pm_restore_gfp_mask(void)
138 {
139         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
140         if (saved_gfp_mask) {
141                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
142                 saved_gfp_mask = 0;
143         }
144 }
145
146 void pm_restrict_gfp_mask(void)
147 {
148         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
149         WARN_ON(saved_gfp_mask);
150         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
151         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
152 }
153
154 bool pm_suspended_storage(void)
155 {
156         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
157                 return false;
158         return true;
159 }
160 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
161
162 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
163 int pageblock_order __read_mostly;
164 #endif
165
166 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
167
168 /*
169  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
170  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
171  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
172  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
173  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
174  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
175  *
176  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
177  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
178  */
179 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
180 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
181          256,
182 #endif
183 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
184          256,
185 #endif
186 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
187          32,
188 #endif
189          32,
190 };
191
192 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
193
194 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          "DMA",
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          "DMA32",
200 #endif
201          "Normal",
202 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
203          "HighMem",
204 #endif
205          "Movable",
206 };
207
208 int min_free_kbytes = 1024;
209 int user_min_free_kbytes = -1;
210
211 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
212 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
213 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
214
215 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
218 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
219 static unsigned long __initdata required_movablecore;
220 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
221
222 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
223 int movable_zone;
224 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
225 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
226
227 #if MAX_NUMNODES > 1
228 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
229 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
230 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
231 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
232 #endif
233
234 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
235
236 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
237 {
238         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
239                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
240                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
241
242         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
243                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
244 }
245
246 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
266                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, char *reason, unsigned long bad_flags)
300 {
301         static unsigned long resume;
302         static unsigned long nr_shown;
303         static unsigned long nr_unshown;
304
305         /* Don't complain about poisoned pages */
306         if (PageHWPoison(page)) {
307                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
308                 return;
309         }
310
311         /*
312          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
313          * or allow a steady drip of one report per second.
314          */
315         if (nr_shown == 60) {
316                 if (time_before(jiffies, resume)) {
317                         nr_unshown++;
318                         goto out;
319                 }
320                 if (nr_unshown) {
321                         printk(KERN_ALERT
322                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
323                                 nr_unshown);
324                         nr_unshown = 0;
325                 }
326                 nr_shown = 0;
327         }
328         if (nr_shown++ == 0)
329                 resume = jiffies + 60 * HZ;
330
331         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
332                 current->comm, page_to_pfn(page));
333         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
334
335         print_modules();
336         dump_stack();
337 out:
338         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
339         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
340         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
341 }
342
343 /*
344  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
345  *
346  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
347  *
348  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
349  *
350  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
351  * pointing at the head page.
352  *
353  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
354  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
355  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
356  */
357
358 static void free_compound_page(struct page *page)
359 {
360         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
361 }
362
363 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
364 {
365         int i;
366         int nr_pages = 1 << order;
367
368         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
369         set_compound_order(page, order);
370         __SetPageHead(page);
371         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
372                 struct page *p = page + i;
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
376                 smp_wmb();
377                 __SetPageTail(p);
378         }
379 }
380
381 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
382 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
383 {
384         int i;
385         int nr_pages = 1 << order;
386         int bad = 0;
387
388         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
389                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
390                 bad++;
391         }
392
393         __ClearPageHead(page);
394
395         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
396                 struct page *p = page + i;
397
398                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
399                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
400                         bad++;
401                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
402                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
403                         bad++;
404                 }
405                 __ClearPageTail(p);
406         }
407
408         return bad;
409 }
410
411 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
412 {
413         int i;
414
415         /*
416          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
417          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
418          */
419         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
420         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
421                 clear_highpage(page + i);
422 }
423
424 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
425 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
426
427 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
428 {
429         unsigned long res;
430
431         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
432                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
433                 return 0;
434         }
435         _debug_guardpage_minorder = res;
436         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
437         return 0;
438 }
439 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
440
441 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
442 {
443         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
444 }
445
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
447 {
448         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
449 }
450 #else
451 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
453 #endif
454
455 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
456 {
457         set_page_private(page, order);
458         __SetPageBuddy(page);
459 }
460
461 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
462 {
463         __ClearPageBuddy(page);
464         set_page_private(page, 0);
465 }
466
467 /*
468  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
469  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
470  *
471  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
472  * the following equation:
473  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
474  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
475  * 1 buddy is #10:
476  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
477  *
478  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
479  * satisfies the following equation:
480  *     P = B & ~(1 << O)
481  *
482  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
483  */
484 static inline unsigned long
485 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
486 {
487         return page_idx ^ (1 << order);
488 }
489
490 /*
491  * This function checks whether a page is free && is the buddy
492  * we can do coalesce a page and its buddy if
493  * (a) the buddy is not in a hole &&
494  * (b) the buddy is in the buddy system &&
495  * (c) a page and its buddy have the same order &&
496  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
497  *
498  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
499  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
500  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
501  * serialized by zone->lock.
502  *
503  * For recording page's order, we use page_private(page).
504  */
505 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
506                                                                 int order)
507 {
508         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
509                 return 0;
510
511         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
512                 return 0;
513
514         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
515                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
516                 return 1;
517         }
518
519         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
520                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
521                 return 1;
522         }
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Freeing function for a buddy system allocator.
528  *
529  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
530  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
531  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
532  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
533  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
534  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
535  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
536  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
537  * parts of the VM system.
538  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
539  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
540  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
541  * field.
542  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
543  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
544  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
545  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
546  * triggers coalescing into a block of larger size.
547  *
548  * -- nyc
549  */
550
551 static inline void __free_one_page(struct page *page,
552                 struct zone *zone, unsigned int order,
553                 int migratetype)
554 {
555         unsigned long page_idx;
556         unsigned long combined_idx;
557         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
558         struct page *buddy;
559
560         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
561
562         if (unlikely(PageCompound(page)))
563                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
564                         return;
565
566         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
567
568         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
569
570         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
571         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
572
573         while (order < MAX_ORDER-1) {
574                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
575                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
576                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
577                         break;
578                 /*
579                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
580                  * merge with it and move up one order.
581                  */
582                 if (page_is_guard(buddy)) {
583                         clear_page_guard_flag(buddy);
584                         set_page_private(page, 0);
585                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
586                                                   migratetype);
587                 } else {
588                         list_del(&buddy->lru);
589                         zone->free_area[order].nr_free--;
590                         rmv_page_order(buddy);
591                 }
592                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
593                 page = page + (combined_idx - page_idx);
594                 page_idx = combined_idx;
595                 order++;
596         }
597         set_page_order(page, order);
598
599         /*
600          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
601          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
602          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
603          * that is happening, add the free page to the tail of the list
604          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
605          * as a higher order page
606          */
607         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
608                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
609                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
610                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
611                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
612                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
613                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
614                         list_add_tail(&page->lru,
615                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
616                         goto out;
617                 }
618         }
619
620         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
621 out:
622         zone->free_area[order].nr_free++;
623 }
624
625 static inline int free_pages_check(struct page *page)
626 {
627         char *bad_reason = NULL;
628         unsigned long bad_flags = 0;
629
630         if (unlikely(page_mapcount(page)))
631                 bad_reason = "nonzero mapcount";
632         if (unlikely(page->mapping != NULL))
633                 bad_reason = "non-NULL mapping";
634         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
635                 bad_reason = "nonzero _count";
636         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
637                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
638                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
639         }
640         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
641                 bad_reason = "cgroup check failed";
642         if (unlikely(bad_reason)) {
643                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
644                 return 1;
645         }
646         page_cpupid_reset_last(page);
647         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
648                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
649         return 0;
650 }
651
652 /*
653  * Frees a number of pages from the PCP lists
654  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
655  * count is the number of pages to free.
656  *
657  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
658  * see if this freeing clears that state.
659  *
660  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
661  * pinned" detection logic.
662  */
663 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
664                                         struct per_cpu_pages *pcp)
665 {
666         int migratetype = 0;
667         int batch_free = 0;
668         int to_free = count;
669
670         spin_lock(&zone->lock);
671         zone->pages_scanned = 0;
672
673         while (to_free) {
674                 struct page *page;
675                 struct list_head *list;
676
677                 /*
678                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
679                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
680                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
681                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
682                  * lists
683                  */
684                 do {
685                         batch_free++;
686                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
687                                 migratetype = 0;
688                         list = &pcp->lists[migratetype];
689                 } while (list_empty(list));
690
691                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
692                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
693                         batch_free = to_free;
694
695                 do {
696                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
697
698                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
699                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
700                         list_del(&page->lru);
701                         mt = get_freepage_migratetype(page);
702                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
703                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
704                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
705                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
706                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
707                                 if (is_migrate_cma(mt))
708                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
709                         }
710                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
711         }
712         spin_unlock(&zone->lock);
713 }
714
715 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
716                                 int migratetype)
717 {
718         spin_lock(&zone->lock);
719         zone->pages_scanned = 0;
720
721         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
722         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
723                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
724         spin_unlock(&zone->lock);
725 }
726
727 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
728 {
729         int i;
730         int bad = 0;
731
732         trace_mm_page_free(page, order);
733         kmemcheck_free_shadow(page, order);
734
735         if (PageAnon(page))
736                 page->mapping = NULL;
737         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
738                 bad += free_pages_check(page + i);
739         if (bad)
740                 return false;
741
742         if (!PageHighMem(page)) {
743                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
744                                            PAGE_SIZE << order);
745                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
746                                            PAGE_SIZE << order);
747         }
748         arch_free_page(page, order);
749         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
750
751         return true;
752 }
753
754 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
755 {
756         unsigned long flags;
757         int migratetype;
758
759         if (!free_pages_prepare(page, order))
760                 return;
761
762         local_irq_save(flags);
763         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
764         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
765         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
766         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
767         local_irq_restore(flags);
768 }
769
770 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
771 {
772         unsigned int nr_pages = 1 << order;
773         struct page *p = page;
774         unsigned int loop;
775
776         prefetchw(p);
777         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
778                 prefetchw(p + 1);
779                 __ClearPageReserved(p);
780                 set_page_count(p, 0);
781         }
782         __ClearPageReserved(p);
783         set_page_count(p, 0);
784
785         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
786         set_page_refcounted(page);
787         __free_pages(page, order);
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_CMA
791 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
792 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
793 {
794         unsigned i = pageblock_nr_pages;
795         struct page *p = page;
796
797         do {
798                 __ClearPageReserved(p);
799                 set_page_count(p, 0);
800         } while (++p, --i);
801
802         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
803
804         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
805                 i = pageblock_nr_pages;
806                 p = page;
807                 do {
808                         set_page_refcounted(p);
809                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
810                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
811                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
812         } else {
813                 set_page_refcounted(page);
814                 __free_pages(page, pageblock_order);
815         }
816
817         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
818 }
819 #endif
820
821 /*
822  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
823  * Please do not alter this order without good reasons and regression
824  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
825  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
826  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
827  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
828  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
829  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
830  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
831  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
832  *
833  * -- nyc
834  */
835 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
836         int low, int high, struct free_area *area,
837         int migratetype)
838 {
839         unsigned long size = 1 << high;
840
841         while (high > low) {
842                 area--;
843                 high--;
844                 size >>= 1;
845                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
846
847 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
848                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
849                         /*
850                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
851                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
852                          * Corresponding page table entries will not be touched,
853                          * pages will stay not present in virtual address space
854                          */
855                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
856                         set_page_guard_flag(&page[size]);
857                         set_page_private(&page[size], high);
858                         /* Guard pages are not available for any usage */
859                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
860                                                   migratetype);
861                         continue;
862                 }
863 #endif
864                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
865                 area->nr_free++;
866                 set_page_order(&page[size], high);
867         }
868 }
869
870 /*
871  * This page is about to be returned from the page allocator
872  */
873 static inline int check_new_page(struct page *page)
874 {
875         char *bad_reason = NULL;
876         unsigned long bad_flags = 0;
877
878         if (unlikely(page_mapcount(page)))
879                 bad_reason = "nonzero mapcount";
880         if (unlikely(page->mapping != NULL))
881                 bad_reason = "non-NULL mapping";
882         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
883                 bad_reason = "nonzero _count";
884         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
885                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
886                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
887         }
888         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
889                 bad_reason = "cgroup check failed";
890         if (unlikely(bad_reason)) {
891                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
892                 return 1;
893         }
894         return 0;
895 }
896
897 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
898 {
899         int i;
900
901         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
902                 struct page *p = page + i;
903                 if (unlikely(check_new_page(p)))
904                         return 1;
905         }
906
907         set_page_private(page, 0);
908         set_page_refcounted(page);
909
910         arch_alloc_page(page, order);
911         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
912
913         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
914                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
915
916         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
917                 prep_compound_page(page, order);
918
919         return 0;
920 }
921
922 /*
923  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
924  * the smallest available page from the freelists
925  */
926 static inline
927 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
928                                                 int migratetype)
929 {
930         unsigned int current_order;
931         struct free_area *area;
932         struct page *page;
933
934         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
935         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
936                 area = &(zone->free_area[current_order]);
937                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
938                         continue;
939
940                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
941                                                         struct page, lru);
942                 list_del(&page->lru);
943                 rmv_page_order(page);
944                 area->nr_free--;
945                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
946                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
947                 return page;
948         }
949
950         return NULL;
951 }
952
953
954 /*
955  * This array describes the order lists are fallen back to when
956  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
957  */
958 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
959         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
960         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
961 #ifdef CONFIG_CMA
962         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
963         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
964 #else
965         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
966 #endif
967         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
968 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
969         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
970 #endif
971 };
972
973 /*
974  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
975  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
976  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
977  */
978 int move_freepages(struct zone *zone,
979                           struct page *start_page, struct page *end_page,
980                           int migratetype)
981 {
982         struct page *page;
983         unsigned long order;
984         int pages_moved = 0;
985
986 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
987         /*
988          * page_zone is not safe to call in this context when
989          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
990          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
991          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
992          * grouping pages by mobility
993          */
994         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
995 #endif
996
997         for (page = start_page; page <= end_page;) {
998                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
999                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1000
1001                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1002                         page++;
1003                         continue;
1004                 }
1005
1006                 if (!PageBuddy(page)) {
1007                         page++;
1008                         continue;
1009                 }
1010
1011                 order = page_order(page);
1012                 list_move(&page->lru,
1013                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1014                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1015                 page += 1 << order;
1016                 pages_moved += 1 << order;
1017         }
1018
1019         return pages_moved;
1020 }
1021
1022 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1023                                 int migratetype)
1024 {
1025         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1026         struct page *start_page, *end_page;
1027
1028         start_pfn = page_to_pfn(page);
1029         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1030         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1031         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1032         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1033
1034         /* Do not cross zone boundaries */
1035         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1036                 start_page = page;
1037         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1038                 return 0;
1039
1040         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1041 }
1042
1043 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1044                                         int start_order, int migratetype)
1045 {
1046         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1047
1048         while (nr_pageblocks--) {
1049                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1050                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1051         }
1052 }
1053
1054 /*
1055  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1056  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1057  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1058  *
1059  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1060  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1061  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1062  *
1063  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1064  * if it was unchanged).
1065  */
1066 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1067                                   int start_type, int fallback_type)
1068 {
1069         int current_order = page_order(page);
1070
1071         /*
1072          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1073          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1074          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1075          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1076          */
1077         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1078                 return fallback_type;
1079
1080         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1081         if (current_order >= pageblock_order) {
1082                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1083                 return start_type;
1084         }
1085
1086         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1087             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1088             page_group_by_mobility_disabled) {
1089                 int pages;
1090
1091                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1092
1093                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1094                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1095                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1096
1097                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1098                         return start_type;
1099                 }
1100
1101         }
1102
1103         return fallback_type;
1104 }
1105
1106 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1107 static inline struct page *
1108 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1109 {
1110         struct free_area *area;
1111         int current_order;
1112         struct page *page;
1113         int migratetype, new_type, i;
1114
1115         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1116         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1117                                                 --current_order) {
1118                 for (i = 0;; i++) {
1119                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1120
1121                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1122                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1123                                 break;
1124
1125                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1126                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1127                                 continue;
1128
1129                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1130                                         struct page, lru);
1131                         area->nr_free--;
1132
1133                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1134                                                           start_migratetype,
1135                                                           migratetype);
1136
1137                         /* Remove the page from the freelists */
1138                         list_del(&page->lru);
1139                         rmv_page_order(page);
1140
1141                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1142                                new_type);
1143                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1144                          * migratetype depending on the decisions in
1145                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1146                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1147                          */
1148                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1149
1150                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1151                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1152
1153                         return page;
1154                 }
1155         }
1156
1157         return NULL;
1158 }
1159
1160 /*
1161  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1162  * Call me with the zone->lock already held.
1163  */
1164 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1165                                                 int migratetype)
1166 {
1167         struct page *page;
1168
1169 retry_reserve:
1170         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1171
1172         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1173                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1174
1175                 /*
1176                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1177                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1178                  * and we want just one call site
1179                  */
1180                 if (!page) {
1181                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1182                         goto retry_reserve;
1183                 }
1184         }
1185
1186         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1187         return page;
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1192  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1193  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1194  */
1195 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1196                         unsigned long count, struct list_head *list,
1197                         int migratetype, int cold)
1198 {
1199         int i;
1200
1201         spin_lock(&zone->lock);
1202         for (i = 0; i < count; ++i) {
1203                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1204                 if (unlikely(page == NULL))
1205                         break;
1206
1207                 /*
1208                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1209                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1210                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1211                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1212                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1213                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1214                  * properly.
1215                  */
1216                 if (likely(cold == 0))
1217                         list_add(&page->lru, list);
1218                 else
1219                         list_add_tail(&page->lru, list);
1220                 list = &page->lru;
1221                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1222                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1223                                               -(1 << order));
1224         }
1225         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1226         spin_unlock(&zone->lock);
1227         return i;
1228 }
1229
1230 #ifdef CONFIG_NUMA
1231 /*
1232  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1233  * currently executing processor on remote nodes after they have
1234  * expired.
1235  *
1236  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1237  * a single processor.
1238  */
1239 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1240 {
1241         unsigned long flags;
1242         int to_drain;
1243         unsigned long batch;
1244
1245         local_irq_save(flags);
1246         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1247         if (pcp->count >= batch)
1248                 to_drain = batch;
1249         else
1250                 to_drain = pcp->count;
1251         if (to_drain > 0) {
1252                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1253                 pcp->count -= to_drain;
1254         }
1255         local_irq_restore(flags);
1256 }
1257 #endif
1258
1259 /*
1260  * Drain pages of the indicated processor.
1261  *
1262  * The processor must either be the current processor and the
1263  * thread pinned to the current processor or a processor that
1264  * is not online.
1265  */
1266 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1267 {
1268         unsigned long flags;
1269         struct zone *zone;
1270
1271         for_each_populated_zone(zone) {
1272                 struct per_cpu_pageset *pset;
1273                 struct per_cpu_pages *pcp;
1274
1275                 local_irq_save(flags);
1276                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1277
1278                 pcp = &pset->pcp;
1279                 if (pcp->count) {
1280                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1281                         pcp->count = 0;
1282                 }
1283                 local_irq_restore(flags);
1284         }
1285 }
1286
1287 /*
1288  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1289  */
1290 void drain_local_pages(void *arg)
1291 {
1292         drain_pages(smp_processor_id());
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1297  *
1298  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1299  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1300  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1301  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1302  * before the call to on_each_cpu_mask().
1303  */
1304 void drain_all_pages(void)
1305 {
1306         int cpu;
1307         struct per_cpu_pageset *pcp;
1308         struct zone *zone;
1309
1310         /*
1311          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1312          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1313          */
1314         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1315
1316         /*
1317          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1318          * as offline notification will cause the notified
1319          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1320          * disables preemption as part of its processing
1321          */
1322         for_each_online_cpu(cpu) {
1323                 bool has_pcps = false;
1324                 for_each_populated_zone(zone) {
1325                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1326                         if (pcp->pcp.count) {
1327                                 has_pcps = true;
1328                                 break;
1329                         }
1330                 }
1331                 if (has_pcps)
1332                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1333                 else
1334                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1335         }
1336         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1337 }
1338
1339 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1340
1341 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1342 {
1343         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1344         unsigned long flags;
1345         int order, t;
1346         struct list_head *curr;
1347
1348         if (zone_is_empty(zone))
1349                 return;
1350
1351         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1352
1353         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1354         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1355                 if (pfn_valid(pfn)) {
1356                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1357
1358                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1359                                 swsusp_unset_page_free(page);
1360                 }
1361
1362         for_each_migratetype_order(order, t) {
1363                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1364                         unsigned long i;
1365
1366                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1367                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1368                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1369                 }
1370         }
1371         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1372 }
1373 #endif /* CONFIG_PM */
1374
1375 /*
1376  * Free a 0-order page
1377  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1378  */
1379 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1380 {
1381         struct zone *zone = page_zone(page);
1382         struct per_cpu_pages *pcp;
1383         unsigned long flags;
1384         int migratetype;
1385
1386         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1387                 return;
1388
1389         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1390         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1391         local_irq_save(flags);
1392         __count_vm_event(PGFREE);
1393
1394         /*
1395          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1396          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1397          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1398          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1399          * excessively into the page allocator
1400          */
1401         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1402                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1403                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1404                         goto out;
1405                 }
1406                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1407         }
1408
1409         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1410         if (cold)
1411                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1412         else
1413                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1414         pcp->count++;
1415         if (pcp->count >= pcp->high) {
1416                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1417                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1418                 pcp->count -= batch;
1419         }
1420
1421 out:
1422         local_irq_restore(flags);
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Free a list of 0-order pages
1427  */
1428 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1429 {
1430         struct page *page, *next;
1431
1432         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1433                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1434                 free_hot_cold_page(page, cold);
1435         }
1436 }
1437
1438 /*
1439  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1440  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1441  * Each sub-page must be freed individually.
1442  *
1443  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1444  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1445  */
1446 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1447 {
1448         int i;
1449
1450         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1451         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1452
1453 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1454         /*
1455          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1456          * otherwise free the whole shadow.
1457          */
1458         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1459                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1460 #endif
1461
1462         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1463                 set_page_refcounted(page + i);
1464 }
1465 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1466
1467 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1468 {
1469         unsigned long watermark;
1470         struct zone *zone;
1471         int mt;
1472
1473         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1474
1475         zone = page_zone(page);
1476         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1477
1478         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1479                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1480                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1481                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1482                         return 0;
1483
1484                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1485         }
1486
1487         /* Remove page from free list */
1488         list_del(&page->lru);
1489         zone->free_area[order].nr_free--;
1490         rmv_page_order(page);
1491
1492         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1493         if (order >= pageblock_order - 1) {
1494                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1495                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1496                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1497                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1498                                 set_pageblock_migratetype(page,
1499                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1500                 }
1501         }
1502
1503         return 1UL << order;
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1508  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1509  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1510  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1511  * are enabled.
1512  *
1513  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1514  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1515  */
1516 int split_free_page(struct page *page)
1517 {
1518         unsigned int order;
1519         int nr_pages;
1520
1521         order = page_order(page);
1522
1523         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1524         if (!nr_pages)
1525                 return 0;
1526
1527         /* Split into individual pages */
1528         set_page_refcounted(page);
1529         split_page(page, order);
1530         return nr_pages;
1531 }
1532
1533 /*
1534  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1535  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1536  * or two.
1537  */
1538 static inline
1539 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1540                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1541                         int migratetype)
1542 {
1543         unsigned long flags;
1544         struct page *page;
1545         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1546
1547 again:
1548         if (likely(order == 0)) {
1549                 struct per_cpu_pages *pcp;
1550                 struct list_head *list;
1551
1552                 local_irq_save(flags);
1553                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1554                 list = &pcp->lists[migratetype];
1555                 if (list_empty(list)) {
1556                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1557                                         pcp->batch, list,
1558                                         migratetype, cold);
1559                         if (unlikely(list_empty(list)))
1560                                 goto failed;
1561                 }
1562
1563                 if (cold)
1564                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1565                 else
1566                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1567
1568                 list_del(&page->lru);
1569                 pcp->count--;
1570         } else {
1571                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1572                         /*
1573                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1574                          *
1575                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1576                          * properly detect and handle allocation failures.
1577                          *
1578                          * We most definitely don't want callers attempting to
1579                          * allocate greater than order-1 page units with
1580                          * __GFP_NOFAIL.
1581                          */
1582                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1583                 }
1584                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1585                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1586                 spin_unlock(&zone->lock);
1587                 if (!page)
1588                         goto failed;
1589                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1590                                           get_freepage_migratetype(page));
1591         }
1592
1593         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1594
1595         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1596         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1597         local_irq_restore(flags);
1598
1599         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1600         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1601                 goto again;
1602         return page;
1603
1604 failed:
1605         local_irq_restore(flags);
1606         return NULL;
1607 }
1608
1609 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1610
1611 static struct {
1612         struct fault_attr attr;
1613
1614         u32 ignore_gfp_highmem;
1615         u32 ignore_gfp_wait;
1616         u32 min_order;
1617 } fail_page_alloc = {
1618         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1619         .ignore_gfp_wait = 1,
1620         .ignore_gfp_highmem = 1,
1621         .min_order = 1,
1622 };
1623
1624 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1625 {
1626         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1627 }
1628 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1629
1630 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1631 {
1632         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1633                 return false;
1634         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1635                 return false;
1636         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1637                 return false;
1638         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1639                 return false;
1640
1641         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1642 }
1643
1644 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1645
1646 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1647 {
1648         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1649         struct dentry *dir;
1650
1651         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1652                                         &fail_page_alloc.attr);
1653         if (IS_ERR(dir))
1654                 return PTR_ERR(dir);
1655
1656         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1657                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1658                 goto fail;
1659         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1660                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1661                 goto fail;
1662         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1663                                 &fail_page_alloc.min_order))
1664                 goto fail;
1665
1666         return 0;
1667 fail:
1668         debugfs_remove_recursive(dir);
1669
1670         return -ENOMEM;
1671 }
1672
1673 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1674
1675 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1676
1677 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1678
1679 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1680 {
1681         return false;
1682 }
1683
1684 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1685
1686 /*
1687  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1688  * of the allocation.
1689  */
1690 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1691                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1692 {
1693         /* free_pages my go negative - that's OK */
1694         long min = mark;
1695         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1696         int o;
1697         long free_cma = 0;
1698
1699         free_pages -= (1 << order) - 1;
1700         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1701                 min -= min / 2;
1702         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1703                 min -= min / 4;
1704 #ifdef CONFIG_CMA
1705         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1706         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1707                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1708 #endif
1709
1710         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1711                 return false;
1712         for (o = 0; o < order; o++) {
1713                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1714                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1715
1716                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1717                 min >>= 1;
1718
1719                 if (free_pages <= min)
1720                         return false;
1721         }
1722         return true;
1723 }
1724
1725 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1726                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1727 {
1728         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1729                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1730 }
1731
1732 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1733                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1734 {
1735         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1736
1737         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1738                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1739
1740         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1741                                                                 free_pages);
1742 }
1743
1744 #ifdef CONFIG_NUMA
1745 /*
1746  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1747  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1748  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1749  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1750  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1751  *
1752  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1753  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1754  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1755  *
1756  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1757  * nothing and returns NULL.
1758  *
1759  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1760  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1761  *
1762  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1763  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1764  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1765  * quickly as we can.
1766  */
1767 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1768 {
1769         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1770         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return NULL;
1775
1776         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1777                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1778                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1779         }
1780
1781         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1782                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1783                                         &node_states[N_MEMORY];
1784         return allowednodes;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1789  * if it is worth looking at further for free memory:
1790  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1791  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1792  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1793  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1794  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1795  * else return false (zero) if it is not.
1796  *
1797  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1798  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1799  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1800  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1801  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1802  * into the second scan of the zonelist.
1803  *
1804  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1805  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1806  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1807  * unturned looking for a free page.
1808  */
1809 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1810                                                 nodemask_t *allowednodes)
1811 {
1812         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1813         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1814         int n;                          /* node that zone *z is on */
1815
1816         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1817         if (!zlc)
1818                 return 1;
1819
1820         i = z - zonelist->_zonerefs;
1821         n = zlc->z_to_n[i];
1822
1823         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1824         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1829  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1830  * from that zone don't waste time re-examining it.
1831  */
1832 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1833 {
1834         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1835         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1836
1837         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1838         if (!zlc)
1839                 return;
1840
1841         i = z - zonelist->_zonerefs;
1842
1843         set_bit(i, zlc->fullzones);
1844 }
1845
1846 /*
1847  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1848  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1849  */
1850 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1851 {
1852         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1853
1854         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1855         if (!zlc)
1856                 return;
1857
1858         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1859 }
1860
1861 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1862 {
1863         return local_zone->node == zone->node;
1864 }
1865
1866 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1867 {
1868         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1869 }
1870
1871 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1872 {
1873         int i;
1874
1875         for_each_node_state(i, N_MEMORY)
1876                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1877                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1878                 else
1879                         zone_reclaim_mode = 1;
1880 }
1881
1882 #else   /* CONFIG_NUMA */
1883
1884 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1885 {
1886         return NULL;
1887 }
1888
1889 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1890                                 nodemask_t *allowednodes)
1891 {
1892         return 1;
1893 }
1894
1895 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1896 {
1897 }
1898
1899 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1900 {
1901 }
1902
1903 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1904 {
1905         return true;
1906 }
1907
1908 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1909 {
1910         return true;
1911 }
1912
1913 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1914 {
1915 }
1916 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1917
1918 /*
1919  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1920  * a page.
1921  */
1922 static struct page *
1923 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1924                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1925                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1926 {
1927         struct zoneref *z;
1928         struct page *page = NULL;
1929         int classzone_idx;
1930         struct zone *zone;
1931         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1932         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1933         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1934
1935         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1936 zonelist_scan:
1937         /*
1938          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1939          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1940          */
1941         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1942                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1943                 unsigned long mark;
1944
1945                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1946                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1947                                 continue;
1948                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1949                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1950                                 continue;
1951                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1952                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1953                         goto try_this_zone;
1954                 /*
1955                  * Distribute pages in proportion to the individual
1956                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1957                  * page was allocated in should have no effect on the
1958                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1959                  */
1960                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1961                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1962                                 continue;
1963                         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0)
1964                                 continue;
1965                 }
1966                 /*
1967                  * When allocating a page cache page for writing, we
1968                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1969                  * limit, such that no single zone holds more than its
1970                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1971                  * The dirty limits take into account the zone's
1972                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1973                  * should be able to balance it without having to
1974                  * write pages from its LRU list.
1975                  *
1976                  * This may look like it could increase pressure on
1977                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1978                  * before they are full.  But the pages that do spill
1979                  * over are limited as the lower zones are protected
1980                  * by this very same mechanism.  It should not become
1981                  * a practical burden to them.
1982                  *
1983                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1984                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1985                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1986                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1987                  * zones are together not big enough to reach the
1988                  * global limit.  The proper fix for these situations
1989                  * will require awareness of zones in the
1990                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1991                  */
1992                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1993                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1994                         goto this_zone_full;
1995
1996                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1997                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1998                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1999                         int ret;
2000
2001                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2002                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2003                                 /*
2004                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2005                                  * and before considering the first zone allowed
2006                                  * by the cpuset.
2007                                  */
2008                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2009                                 zlc_active = 1;
2010                                 did_zlc_setup = 1;
2011                         }
2012
2013                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2014                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2015                                 goto this_zone_full;
2016
2017                         /*
2018                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2019                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2020                          */
2021                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2022                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2023                                 continue;
2024
2025                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2026                         switch (ret) {
2027                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2028                                 /* did not scan */
2029                                 continue;
2030                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2031                                 /* scanned but unreclaimable */
2032                                 continue;
2033                         default:
2034                                 /* did we reclaim enough */
2035                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2036                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2037                                         goto try_this_zone;
2038
2039                                 /*
2040                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2041                                  * Only mark the zone full if checking the min
2042                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2043                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2044                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2045                                  * when the watermark is between the low and
2046                                  * min watermarks.
2047                                  */
2048                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2049                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2050                                         goto this_zone_full;
2051
2052                                 continue;
2053                         }
2054                 }
2055
2056 try_this_zone:
2057                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2058                                                 gfp_mask, migratetype);
2059                 if (page)
2060                         break;
2061 this_zone_full:
2062                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2063                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2064         }
2065
2066         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2067                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2068                 zlc_active = 0;
2069                 goto zonelist_scan;
2070         }
2071
2072         if (page)
2073                 /*
2074                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2075                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2076                  * that the caller is taking steps that will free more
2077                  * memory. The caller should avoid the page being used
2078                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2079                  */
2080                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2081
2082         return page;
2083 }
2084
2085 /*
2086  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2087  * meminfo in irq context.
2088  */
2089 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2090 {
2091         bool ret = false;
2092
2093 #if NODES_SHIFT > 8
2094         ret = in_interrupt();
2095 #endif
2096         return ret;
2097 }
2098
2099 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2100                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2101                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2102
2103 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2104 {
2105         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2106
2107         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2108             debug_guardpage_minorder() > 0)
2109                 return;
2110
2111         /*
2112          * This documents exceptions given to allocations in certain
2113          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2114          * of allowed nodes.
2115          */
2116         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2117                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2118                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2119                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2120         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2121                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2122
2123         if (fmt) {
2124                 struct va_format vaf;
2125                 va_list args;
2126
2127                 va_start(args, fmt);
2128
2129                 vaf.fmt = fmt;
2130                 vaf.va = &args;
2131
2132                 pr_warn("%pV", &vaf);
2133
2134                 va_end(args);
2135         }
2136
2137         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2138                 current->comm, order, gfp_mask);
2139
2140         dump_stack();
2141         if (!should_suppress_show_mem())
2142                 show_mem(filter);
2143 }
2144
2145 static inline int
2146 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2147                                 unsigned long did_some_progress,
2148                                 unsigned long pages_reclaimed)
2149 {
2150         /* Do not loop if specifically requested */
2151         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2152                 return 0;
2153
2154         /* Always retry if specifically requested */
2155         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2156                 return 1;
2157
2158         /*
2159          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2160          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2161          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2162          */
2163         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2164                 return 0;
2165
2166         /*
2167          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2168          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2169          * implementations.
2170          */
2171         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2172                 return 1;
2173
2174         /*
2175          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2176          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2177          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2178          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2179          * allocation still fails, we stop retrying.
2180          */
2181         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2182                 return 1;
2183
2184         return 0;
2185 }
2186
2187 static inline struct page *
2188 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2189         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2190         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2191         int migratetype)
2192 {
2193         struct page *page;
2194
2195         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2196         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2197                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2198                 return NULL;
2199         }
2200
2201         /*
2202          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2203          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2204          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2205          * See freeze_processes.
2206          */
2207         note_oom_kill();
2208
2209         /*
2210          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2211          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2212          * we're still under heavy pressure.
2213          */
2214         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2215                 order, zonelist, high_zoneidx,
2216                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2217                 preferred_zone, migratetype);
2218         if (page)
2219                 goto out;
2220
2221         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2222                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2223                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2224                         goto out;
2225                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2226                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2227                         goto out;
2228                 /*
2229                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2230                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2231                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2232                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2233                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2234                  */
2235                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2236                         goto out;
2237         }
2238         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2239         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2240
2241 out:
2242         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2243         return page;
2244 }
2245
2246 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2247 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2248 static struct page *
2249 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2250         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2251         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2252         int migratetype, enum migrate_mode mode,
2253         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2254         unsigned long *did_some_progress)
2255 {
2256         if (!order)
2257                 return NULL;
2258
2259         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2260                 *deferred_compaction = true;
2261                 return NULL;
2262         }
2263
2264         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2265         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2266                                                 nodemask, mode,
2267                                                 contended_compaction);
2268         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2269
2270         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2271                 struct page *page;
2272
2273                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2274                 drain_pages(get_cpu());
2275                 put_cpu();
2276
2277                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2278                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2279                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2280                                 preferred_zone, migratetype);
2281                 if (page) {
2282                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2283                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2284                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2285                         return page;
2286                 }
2287
2288                 /*
2289                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2290                  * The most likely reason is that pages exist,
2291                  * but not enough to satisfy watermarks.
2292                  */
2293                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2294
2295                 /*
2296                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2297                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2298                  */
2299                 if (mode != MIGRATE_ASYNC)
2300                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2301
2302                 cond_resched();
2303         }
2304
2305         return NULL;
2306 }
2307 #else
2308 static inline struct page *
2309 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2310         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2311         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2312         int migratetype, enum migrate_mode mode, bool *contended_compaction,
2313         bool *deferred_compaction, unsigned long *did_some_progress)
2314 {
2315         return NULL;
2316 }
2317 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2318
2319 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2320 static int
2321 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2322                   nodemask_t *nodemask)
2323 {
2324         struct reclaim_state reclaim_state;
2325         int progress;
2326
2327         cond_resched();
2328
2329         /* We now go into synchronous reclaim */
2330         cpuset_memory_pressure_bump();
2331         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2332         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2333         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2334         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2335
2336         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2337
2338         current->reclaim_state = NULL;
2339         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2340         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2341
2342         cond_resched();
2343
2344         return progress;
2345 }
2346
2347 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2348 static inline struct page *
2349 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2350         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2351         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2352         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2353 {
2354         struct page *page = NULL;
2355         bool drained = false;
2356
2357         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2358                                                nodemask);
2359         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2360                 return NULL;
2361
2362         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2363         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2364                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2365
2366 retry:
2367         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2368                                         zonelist, high_zoneidx,
2369                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2370                                         preferred_zone, migratetype);
2371
2372         /*
2373          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2374          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2375          */
2376         if (!page && !drained) {
2377                 drain_all_pages();
2378                 drained = true;
2379                 goto retry;
2380         }
2381
2382         return page;
2383 }
2384
2385 /*
2386  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2387  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2388  */
2389 static inline struct page *
2390 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2391         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2392         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2393         int migratetype)
2394 {
2395         struct page *page;
2396
2397         do {
2398                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2399                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2400                         preferred_zone, migratetype);
2401
2402                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2403                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2404         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2405
2406         return page;
2407 }
2408
2409 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2410                                 enum zone_type high_zoneidx,
2411                                 struct zone *preferred_zone)
2412 {
2413         struct zoneref *z;
2414         struct zone *zone;
2415
2416         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2417                 /*
2418                  * Only reset the batches of zones that were actually
2419                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2420                  * trash fairness information for zones that are not
2421                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2422                  */
2423                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2424                         continue;
2425                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2426                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2427                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2428         }
2429 }
2430
2431 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2432                              struct zonelist *zonelist,
2433                              enum zone_type high_zoneidx,
2434                              struct zone *preferred_zone)
2435 {
2436         struct zoneref *z;
2437         struct zone *zone;
2438
2439         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2440                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2441 }
2442
2443 static inline int
2444 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2445 {
2446         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2447         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2448
2449         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2450         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2451
2452         /*
2453          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2454          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2455          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2456          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2457          */
2458         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2459
2460         if (atomic) {
2461                 /*
2462                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2463                  * if it can't schedule.
2464                  */
2465                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2466                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2467                 /*
2468                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2469                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2470                  */
2471                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2472         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2473                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2474
2475         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2476                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2477                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2478                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2479                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2480                 else if (!in_interrupt() &&
2481                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2482                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2483                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2484         }
2485 #ifdef CONFIG_CMA
2486         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2487                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2488 #endif
2489         return alloc_flags;
2490 }
2491
2492 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2493 {
2494         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2495 }
2496
2497 static inline struct page *
2498 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2499         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2500         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2501         int migratetype)
2502 {
2503         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2504         struct page *page = NULL;
2505         int alloc_flags;
2506         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2507         unsigned long did_some_progress;
2508         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2509         bool deferred_compaction = false;
2510         bool contended_compaction = false;
2511
2512         /*
2513          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2514          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2515          * be using allocators in order of preference for an area that is
2516          * too large.
2517          */
2518         if (order >= MAX_ORDER) {
2519                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2520                 return NULL;
2521         }
2522
2523         /*
2524          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2525          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2526          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2527          * using a larger set of nodes after it has established that the
2528          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2529          * over allocated.
2530          */
2531         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2532             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2533                 goto nopage;
2534
2535 restart:
2536         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2537                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2538
2539         /*
2540          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2541          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2542          * to how we want to proceed.
2543          */
2544         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2545
2546         /*
2547          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2548          * cpusets.
2549          */
2550         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2551                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2552                                         &preferred_zone);
2553
2554 rebalance:
2555         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2556         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2557                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2558                         preferred_zone, migratetype);
2559         if (page)
2560                 goto got_pg;
2561
2562         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2563         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2564                 /*
2565                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2566                  * the allocation is high priority and these type of
2567                  * allocations are system rather than user orientated
2568                  */
2569                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2570
2571                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2572                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2573                                 preferred_zone, migratetype);
2574                 if (page) {
2575                         goto got_pg;
2576                 }
2577         }
2578
2579         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2580         if (!wait) {
2581                 /*
2582                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2583                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2584                  * type of allocation to fail.
2585                  */
2586                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2587                 goto nopage;
2588         }
2589
2590         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2591         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2592                 goto nopage;
2593
2594         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2595         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2596                 goto nopage;
2597
2598         /*
2599          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2600          * attempts after direct reclaim are synchronous
2601          */
2602         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2603                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2604                                         preferred_zone, migratetype,
2605                                         migration_mode, &contended_compaction,
2606                                         &deferred_compaction,
2607                                         &did_some_progress);
2608         if (page)
2609                 goto got_pg;
2610         migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2611
2612         /*
2613          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2614          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2615          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2616          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2617          */
2618         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2619                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2620                 goto nopage;
2621
2622         /* Try direct reclaim and then allocating */
2623         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2624                                         zonelist, high_zoneidx,
2625                                         nodemask,
2626                                         alloc_flags, preferred_zone,
2627                                         migratetype, &did_some_progress);
2628         if (page)
2629                 goto got_pg;
2630
2631         /*
2632          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2633          * running out of options and have to consider going OOM
2634          */
2635         if (!did_some_progress) {
2636                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2637                         if (oom_killer_disabled)
2638                                 goto nopage;
2639                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2640                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2641                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2642                                 goto nopage;
2643                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2644                                         zonelist, high_zoneidx,
2645                                         nodemask, preferred_zone,
2646                                         migratetype);
2647                         if (page)
2648                                 goto got_pg;
2649
2650                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2651                                 /*
2652                                  * The oom killer is not called for high-order
2653                                  * allocations that may fail, so if no progress
2654                                  * is being made, there are no other options and
2655                                  * retrying is unlikely to help.
2656                                  */
2657                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2658                                         goto nopage;
2659                                 /*
2660                                  * The oom killer is not called for lowmem
2661                                  * allocations to prevent needlessly killing
2662                                  * innocent tasks.
2663                                  */
2664                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2665                                         goto nopage;
2666                         }
2667
2668                         goto restart;
2669                 }
2670         }
2671
2672         /* Check if we should retry the allocation */
2673         pages_reclaimed += did_some_progress;
2674         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2675                                                 pages_reclaimed)) {
2676                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2677                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2678                 goto rebalance;
2679         } else {
2680                 /*
2681                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2682                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2683                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2684                  */
2685                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2686                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2687                                         preferred_zone, migratetype,
2688                                         migration_mode, &contended_compaction,
2689                                         &deferred_compaction,
2690                                         &did_some_progress);
2691                 if (page)
2692                         goto got_pg;
2693         }
2694
2695 nopage:
2696         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2697         return page;
2698 got_pg:
2699         if (kmemcheck_enabled)
2700                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2701
2702         return page;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2707  */
2708 struct page *
2709 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2710                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2711 {
2712         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2713         struct zone *preferred_zone;
2714         struct page *page = NULL;
2715         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2716         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2717         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2718         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2719
2720         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2721
2722         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2723
2724         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2725
2726         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2727                 return NULL;
2728
2729         /*
2730          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2731          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2732          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2733          */
2734         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2735                 return NULL;
2736
2737         /*
2738          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2739          * verified in the (always inline) callee
2740          */
2741         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2742                 return NULL;
2743
2744 retry_cpuset:
2745         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2746
2747         /* The preferred zone is used for statistics later */
2748         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2749                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2750                                 &preferred_zone);
2751         if (!preferred_zone)
2752                 goto out;
2753
2754 #ifdef CONFIG_CMA
2755         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2756                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2757 #endif
2758 retry:
2759         /* First allocation attempt */
2760         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2761                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2762                         preferred_zone, migratetype);
2763         if (unlikely(!page)) {
2764                 /*
2765                  * The first pass makes sure allocations are spread
2766                  * fairly within the local node.  However, the local
2767                  * node might have free pages left after the fairness
2768                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2769                  * even been considered yet.  Try once more without
2770                  * fairness, and include remote zones now, before
2771                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2772                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2773                  */
2774                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2775                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2776                                             preferred_zone);
2777                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2778                         goto retry;
2779                 }
2780                 /*
2781                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2782                  * can deadlock because I/O on the device might not
2783                  * complete.
2784                  */
2785                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2786                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2787                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2788                                 preferred_zone, migratetype);
2789         }
2790
2791         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2792
2793 out:
2794         /*
2795          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2796          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2797          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2798          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2799          */
2800         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2801                 goto retry_cpuset;
2802
2803         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2804
2805         return page;
2806 }
2807 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2808
2809 /*
2810  * Common helper functions.
2811  */
2812 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2813 {
2814         struct page *page;
2815
2816         /*
2817          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2818          * a highmem page
2819          */
2820         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2821
2822         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2823         if (!page)
2824                 return 0;
2825         return (unsigned long) page_address(page);
2826 }
2827 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2828
2829 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2830 {
2831         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2832 }
2833 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2834
2835 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2836 {
2837         if (put_page_testzero(page)) {
2838                 if (order == 0)
2839                         free_hot_cold_page(page, 0);
2840                 else
2841                         __free_pages_ok(page, order);
2842         }
2843 }
2844
2845 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2846
2847 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2848 {
2849         if (addr != 0) {
2850                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2851                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2852         }
2853 }
2854
2855 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2856
2857 /*
2858  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2859  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2860  *
2861  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2862  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2863  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2864  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2865  *
2866  * The caller knows better which flags it relies on.
2867  */
2868 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2869 {
2870         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2871         __free_pages(page, order);
2872 }
2873
2874 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2875 {
2876         if (addr != 0) {
2877                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2878                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2879         }
2880 }
2881
2882 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2883 {
2884         if (addr) {
2885                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2886                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2887
2888                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2889                 while (used < alloc_end) {
2890                         free_page(used);
2891                         used += PAGE_SIZE;
2892                 }
2893         }
2894         return (void *)addr;
2895 }
2896
2897 /**
2898  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2899  * @size: the number of bytes to allocate
2900  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2901  *
2902  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2903  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2904  * allocate memory in power-of-two pages.
2905  *
2906  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2907  *
2908  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2909  */
2910 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2911 {
2912         unsigned int order = get_order(size);
2913         unsigned long addr;
2914
2915         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2916         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2917 }
2918 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2919
2920 /**
2921  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2922  *                         pages on a node.
2923  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2924  * @size: the number of bytes to allocate
2925  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2926  *
2927  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2928  * back.
2929  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2930  * but is not exact.
2931  */
2932 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2933 {
2934         unsigned order = get_order(size);
2935         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2936         if (!p)
2937                 return NULL;
2938         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2939 }
2940 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2941
2942 /**
2943  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2944  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2945  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2946  *
2947  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2948  */
2949 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2950 {
2951         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2952         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2953
2954         while (addr < end) {
2955                 free_page(addr);
2956                 addr += PAGE_SIZE;
2957         }
2958 }
2959 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2960
2961 /**
2962  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2963  * @offset: The zone index of the highest zone
2964  *
2965  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2966  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2967  * zone, the number of pages is calculated as:
2968  *     managed_pages - high_pages
2969  */
2970 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2971 {
2972         struct zoneref *z;
2973         struct zone *zone;
2974
2975         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2976         unsigned long sum = 0;
2977
2978         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2979
2980         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2981                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2982                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2983                 if (size > high)
2984                         sum += size - high;
2985         }
2986
2987         return sum;
2988 }
2989
2990 /**
2991  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2992  *
2993  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2994  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2995  */
2996 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2997 {
2998         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2999 }
3000 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3001
3002 /**
3003  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3004  *
3005  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3006  * high watermark within all zones.
3007  */
3008 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3009 {
3010         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3011 }
3012
3013 static inline void show_node(struct zone *zone)
3014 {
3015         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3016                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3017 }
3018
3019 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3020 {
3021         val->totalram = totalram_pages;
3022         val->sharedram = 0;
3023         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3024         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3025         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3026         val->freehigh = nr_free_highpages();
3027         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3028 }
3029
3030 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3031
3032 #ifdef CONFIG_NUMA
3033 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3034 {
3035         int zone_type;          /* needs to be signed */
3036         unsigned long managed_pages = 0;
3037         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3038
3039         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3040                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3041         val->totalram = managed_pages;
3042         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3043 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3044         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3045         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3046                         NR_FREE_PAGES);
3047 #else
3048         val->totalhigh = 0;
3049         val->freehigh = 0;
3050 #endif
3051         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3052 }
3053 #endif
3054
3055 /*
3056  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3057  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3058  */
3059 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3060 {
3061         bool ret = false;
3062         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3063
3064         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3065                 goto out;
3066
3067         do {
3068                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3069                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3070         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3071 out:
3072         return ret;
3073 }
3074
3075 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3076
3077 static void show_migration_types(unsigned char type)
3078 {
3079         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3080                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3081                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3082                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3083                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3084 #ifdef CONFIG_CMA
3085                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3086 #endif
3087 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3088                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3089 #endif
3090         };
3091         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3092         char *p = tmp;
3093         int i;
3094
3095         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3096                 if (type & (1 << i))
3097                         *p++ = types[i];
3098         }
3099
3100         *p = '\0';
3101         printk("(%s) ", tmp);
3102 }
3103
3104 /*
3105  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3106  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3107  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3108  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3109  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3110  */
3111 void show_free_areas(unsigned int filter)
3112 {
3113         int cpu;
3114         struct zone *zone;
3115
3116         for_each_populated_zone(zone) {
3117                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3118                         continue;
3119                 show_node(zone);
3120                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3121
3122                 for_each_online_cpu(cpu) {
3123                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3124
3125                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3126
3127                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3128                                cpu, pageset->pcp.high,
3129                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3130                 }
3131         }
3132
3133         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3134                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3135                 " unevictable:%lu"
3136                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3137                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3138                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3139                 " free_cma:%lu\n",
3140                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3141                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3142                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3143                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3144                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3145                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3146                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3147                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3148                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3149                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3150                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3151                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3152                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3153                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3154                 global_page_state(NR_SHMEM),
3155                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3156                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3157                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3158
3159         for_each_populated_zone(zone) {
3160                 int i;
3161
3162                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3163                         continue;
3164                 show_node(zone);
3165                 printk("%s"
3166                         " free:%lukB"
3167                         " min:%lukB"
3168                         " low:%lukB"
3169                         " high:%lukB"
3170                         " active_anon:%lukB"
3171                         " inactive_anon:%lukB"
3172                         " active_file:%lukB"
3173                         " inactive_file:%lukB"
3174                         " unevictable:%lukB"
3175                         " isolated(anon):%lukB"
3176                         " isolated(file):%lukB"
3177                         " present:%lukB"
3178                         " managed:%lukB"
3179                         " mlocked:%lukB"
3180                         " dirty:%lukB"
3181                         " writeback:%lukB"
3182                         " mapped:%lukB"
3183                         " shmem:%lukB"
3184                         " slab_reclaimable:%lukB"
3185                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3186                         " kernel_stack:%lukB"
3187                         " pagetables:%lukB"
3188                         " unstable:%lukB"
3189                         " bounce:%lukB"
3190                         " free_cma:%lukB"
3191                         " writeback_tmp:%lukB"
3192                         " pages_scanned:%lu"
3193                         " all_unreclaimable? %s"
3194                         "\n",
3195                         zone->name,
3196                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3197                         K(min_wmark_pages(zone)),
3198                         K(low_wmark_pages(zone)),
3199                         K(high_wmark_pages(zone)),
3200                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3201                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3202                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3203                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3204                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3205                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3206                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3207                         K(zone->present_pages),
3208                         K(zone->managed_pages),
3209                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3210                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3211                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3212                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3213                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3214                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3215                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3216                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3217                                 THREAD_SIZE / 1024,
3218                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3219                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3220                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3221                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3222                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3223                         zone->pages_scanned,
3224                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3225                         );
3226                 printk("lowmem_reserve[]:");
3227                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3228                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3229                 printk("\n");
3230         }
3231
3232         for_each_populated_zone(zone) {
3233                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3234                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3235
3236                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3237                         continue;
3238                 show_node(zone);
3239                 printk("%s: ", zone->name);
3240
3241                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3242                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3243                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3244                         int type;
3245
3246                         nr[order] = area->nr_free;
3247                         total += nr[order] << order;
3248
3249                         types[order] = 0;
3250                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3251                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3252                                         types[order] |= 1 << type;
3253                         }
3254                 }
3255                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3256                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3257                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3258                         if (nr[order])
3259                                 show_migration_types(types[order]);
3260                 }
3261                 printk("= %lukB\n", K(total));
3262         }
3263
3264         hugetlb_show_meminfo();
3265
3266         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3267
3268         show_swap_cache_info();
3269 }
3270
3271 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3272 {
3273         zoneref->zone = zone;
3274         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * Builds allocation fallback zone lists.
3279  *
3280  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3281  */
3282 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3283                                 int nr_zones)
3284 {
3285         struct zone *zone;
3286         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3287
3288         do {
3289                 zone_type--;
3290                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3291                 if (populated_zone(zone)) {
3292                         zoneref_set_zone(zone,
3293                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3294                         check_highest_zone(zone_type);
3295                 }
3296         } while (zone_type);
3297
3298         return nr_zones;
3299 }
3300
3301
3302 /*
3303  *  zonelist_order:
3304  *  0 = automatic detection of better ordering.
3305  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3306  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3307  *
3308  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3309  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3310  */
3311 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3312 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3313 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3314
3315 /* zonelist order in the kernel.
3316  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3317  */
3318 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3319 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3320
3321
3322 #ifdef CONFIG_NUMA
3323 /* The value user specified ....changed by config */
3324 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3325 /* string for sysctl */
3326 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3327 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3328
3329 /*
3330  * interface for configure zonelist ordering.
3331  * command line option "numa_zonelist_order"
3332  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3333  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3334  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3335  */
3336
3337 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3338 {
3339         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3340                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3341         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3342                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3343         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3344                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3345         } else {
3346                 printk(KERN_WARNING
3347                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3348                         "%s\n", s);
3349                 return -EINVAL;
3350         }
3351         return 0;
3352 }
3353
3354 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3355 {
3356         int ret;
3357
3358         if (!s)
3359                 return 0;
3360
3361         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3362         if (ret == 0)
3363                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3364
3365         return ret;
3366 }
3367 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3368
3369 /*
3370  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3371  */
3372 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3373                 void __user *buffer, size_t *length,
3374                 loff_t *ppos)
3375 {
3376         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3377         int ret;
3378         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3379
3380         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3381         if (write) {
3382                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3383                         ret = -EINVAL;
3384                         goto out;
3385                 }
3386                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3387         }
3388         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3389         if (ret)
3390                 goto out;
3391         if (write) {
3392                 int oldval = user_zonelist_order;
3393
3394                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3395                 if (ret) {
3396                         /*
3397                          * bogus value.  restore saved string
3398                          */
3399                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3400                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3401                         user_zonelist_order = oldval;
3402                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3403                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3404                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3405                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3406                 }
3407         }
3408 out:
3409         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3410         return ret;
3411 }
3412
3413
3414 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3415 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3416
3417 /**
3418  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3419  * @node: node whose fallback list we're appending
3420  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3421  *
3422  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3423  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3424  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3425  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3426  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3427  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3428  * on them otherwise.
3429  * It returns -1 if no node is found.
3430  */
3431 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3432 {
3433         int n, val;
3434         int min_val = INT_MAX;
3435         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3436         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3437
3438         /* Use the local node if we haven't already */
3439         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3440                 node_set(node, *used_node_mask);
3441                 return node;
3442         }
3443
3444         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3445
3446                 /* Don't want a node to appear more than once */
3447                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3448                         continue;
3449
3450                 /* Use the distance array to find the distance */
3451                 val = node_distance(node, n);
3452
3453                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3454                 val += (n < node);
3455
3456                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3457                 tmp = cpumask_of_node(n);
3458                 if (!cpumask_empty(tmp))
3459                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3460
3461                 /* Slight preference for less loaded node */
3462                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3463                 val += node_load[n];
3464
3465                 if (val < min_val) {
3466                         min_val = val;
3467                         best_node = n;
3468                 }
3469         }
3470
3471         if (best_node >= 0)
3472                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3473
3474         return best_node;
3475 }
3476
3477
3478 /*
3479  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3480  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3481  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3482  */
3483 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3484 {
3485         int j;
3486         struct zonelist *zonelist;
3487
3488         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3489         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3490                 ;
3491         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3492         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3493         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Build gfp_thisnode zonelists
3498  */
3499 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3500 {
3501         int j;
3502         struct zonelist *zonelist;
3503
3504         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3505         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3506         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3507         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3508 }
3509
3510 /*
3511  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3512  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3513  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3514  * may still exist in local DMA zone.
3515  */
3516 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3517
3518 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3519 {
3520         int pos, j, node;
3521         int zone_type;          /* needs to be signed */
3522         struct zone *z;
3523         struct zonelist *zonelist;
3524
3525         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3526         pos = 0;
3527         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3528                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3529                         node = node_order[j];
3530                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3531                         if (populated_zone(z)) {
3532                                 zoneref_set_zone(z,
3533                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3534                                 check_highest_zone(zone_type);
3535                         }
3536                 }
3537         }
3538         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3539         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3540 }
3541
3542 static int default_zonelist_order(void)
3543 {
3544         int nid, zone_type;
3545         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3546         struct zone *z;
3547         int average_size;
3548         /*
3549          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3550          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3551          * into OOM very easily.
3552          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3553          */
3554         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3555         low_kmem_size = 0;
3556         total_size = 0;
3557         for_each_online_node(nid) {
3558                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3559                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3560                         if (populated_zone(z)) {
3561                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3562                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3563                                 total_size += z->managed_pages;
3564                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3565                                 /*
3566                                  * If any node has only lowmem, then node order
3567                                  * is preferred to allow kernel allocations
3568                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3569                                  * on other nodes when there is an abundance of
3570                                  * lowmem available to allocate from.
3571                                  */
3572                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3573                         }
3574                 }
3575         }
3576         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3577             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3578                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3579         /*
3580          * look into each node's config.
3581          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3582          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3583          */
3584         average_size = total_size /
3585                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3586         for_each_online_node(nid) {
3587                 low_kmem_size = 0;
3588                 total_size = 0;
3589                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3590                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3591                         if (populated_zone(z)) {
3592                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3593                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3594                                 total_size += z->present_pages;
3595                         }
3596                 }
3597                 if (low_kmem_size &&
3598                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3599                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3600                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3601         }
3602         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3603 }
3604
3605 static void set_zonelist_order(void)
3606 {
3607         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3608                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3609         else
3610                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3611 }
3612
3613 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3614 {
3615         int j, node, load;
3616         enum zone_type i;
3617         nodemask_t used_mask;
3618         int local_node, prev_node;
3619         struct zonelist *zonelist;
3620         int order = current_zonelist_order;
3621
3622         /* initialize zonelists */
3623         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3624                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3625                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3626                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3627         }
3628
3629         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3630         local_node = pgdat->node_id;
3631         load = nr_online_nodes;
3632         prev_node = local_node;
3633         nodes_clear(used_mask);
3634
3635         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3636         j = 0;
3637
3638         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3639                 /*
3640                  * We don't want to pressure a particular node.
3641                  * So adding penalty to the first node in same
3642                  * distance group to make it round-robin.
3643                  */
3644                 if (node_distance(local_node, node) !=
3645                     node_distance(local_node, prev_node))
3646                         node_load[node] = load;
3647
3648                 prev_node = node;
3649                 load--;
3650                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3651                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3652                 else
3653                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3654         }
3655
3656         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3657                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3658                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3659         }
3660
3661         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3662 }
3663
3664 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3665 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3666 {
3667         struct zonelist *zonelist;
3668         struct zonelist_cache *zlc;
3669         struct zoneref *z;
3670
3671         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3672         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3673         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3674         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3675                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3676 }
3677
3678 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3679 /*
3680  * Return node id of node used for "local" allocations.
3681  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3682  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3683  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3684  */
3685 int local_memory_node(int node)
3686 {
3687         struct zone *zone;
3688
3689         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3690                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3691                                    NULL,
3692                                    &zone);
3693         return zone->node;
3694 }
3695 #endif
3696
3697 #else   /* CONFIG_NUMA */
3698
3699 static void set_zonelist_order(void)
3700 {
3701         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3702 }
3703
3704 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3705 {
3706         int node, local_node;
3707         enum zone_type j;
3708         struct zonelist *zonelist;
3709
3710         local_node = pgdat->node_id;
3711
3712         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3713         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3714
3715         /*
3716          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3717          * of all the other nodes.
3718          * We don't want to pressure a particular node, so when
3719          * building the zones for node N, we make sure that the
3720          * zones coming right after the local ones are those from
3721          * node N+1 (modulo N)
3722          */
3723         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3724                 if (!node_online(node))
3725                         continue;
3726                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3727         }
3728         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3729                 if (!node_online(node))
3730                         continue;
3731                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3732         }
3733
3734         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3735         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3736 }
3737
3738 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3739 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3740 {
3741         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3742 }
3743
3744 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3745
3746 /*
3747  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3748  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3749  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3750  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3751  * with interrupts disabled.
3752  *
3753  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3754  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3755  * hotplugged processors.
3756  *
3757  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3758  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3759  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3760  */
3761 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3762 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3763 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3764
3765 /*
3766  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3767  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3768  */
3769 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3770
3771 /* return values int ....just for stop_machine() */
3772 static int __build_all_zonelists(void *data)
3773 {
3774         int nid;
3775         int cpu;
3776         pg_data_t *self = data;
3777
3778 #ifdef CONFIG_NUMA
3779         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3780 #endif
3781
3782         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3783                 build_zonelists(self);
3784                 build_zonelist_cache(self);
3785         }
3786
3787         for_each_online_node(nid) {
3788                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3789
3790                 build_zonelists(pgdat);
3791                 build_zonelist_cache(pgdat);
3792         }
3793
3794         /*
3795          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3796          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3797          * each zone will be allocated later when the per cpu
3798          * allocator is available.
3799          *
3800          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3801          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3802          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3803          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3804          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3805          * (a chicken-egg dilemma).
3806          */
3807         for_each_possible_cpu(cpu) {
3808                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3809
3810 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3811                 /*
3812                  * We now know the "local memory node" for each node--
3813                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3814                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3815                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3816                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3817                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3818                  */
3819                 if (cpu_online(cpu))
3820                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3821 #endif
3822         }
3823
3824         return 0;
3825 }
3826
3827 /*
3828  * Called with zonelists_mutex held always
3829  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3830  */
3831 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3832 {
3833         set_zonelist_order();
3834
3835         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3836                 __build_all_zonelists(NULL);
3837                 mminit_verify_zonelist();
3838                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3839         } else {
3840 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3841                 if (zone)
3842                         setup_zone_pageset(zone);
3843 #endif
3844                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3845                    of zonelist */
3846                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3847                 /* cpuset refresh routine should be here */
3848         }
3849         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3850         /*
3851          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3852          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3853          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3854          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3855          * disabled and enable it later
3856          */
3857         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3858                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3859         else
3860                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3861
3862         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3863                 "Total pages: %ld\n",
3864                         nr_online_nodes,
3865                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3866                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3867                         vm_total_pages);
3868 #ifdef CONFIG_NUMA
3869         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3870 #endif
3871 }
3872
3873 /*
3874  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3875  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3876  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3877  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3878  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3879  * conservative, even though it seems large.
3880  *
3881  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3882  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3883  */
3884 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3885
3886 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3887 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3888 {
3889         unsigned long size = 1;
3890
3891         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3892
3893         while (size < pages)
3894                 size <<= 1;
3895
3896         /*
3897          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3898          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3899          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3900          */
3901         size = min(size, 4096UL);
3902
3903         return max(size, 4UL);
3904 }
3905 #else
3906 /*
3907  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3908  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3909  *
3910  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3911  *
3912  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3913  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3914  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3915  *
3916  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3917  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3918  *
3919  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3920  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3921  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3922  */
3923 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3924 {
3925         return 4096UL;
3926 }
3927 #endif
3928
3929 /*
3930  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3931  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3932  * hash function before the remainder is taken.
3933  */
3934 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3935 {
3936         return ffz(~size);
3937 }
3938
3939 /*
3940  * Check if a pageblock contains reserved pages
3941  */
3942 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3943 {
3944         unsigned long pfn;
3945
3946         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3947                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3948                         return 1;
3949         }
3950         return 0;
3951 }
3952
3953 /*
3954  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3955  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3956  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3957  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3958  * blocks as reclaim kicks in
3959  */
3960 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3961 {
3962         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3963         struct page *page;
3964         unsigned long block_migratetype;
3965         int reserve;
3966         int old_reserve;
3967
3968         /*
3969          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3970          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3971          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3972          * the block.
3973          */
3974         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3975         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3976         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3977         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3978                                                         pageblock_order;
3979
3980         /*
3981          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3982          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3983          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3984          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3985          * future allocation of hugepages at runtime.
3986          */
3987         reserve = min(2, reserve);
3988         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3989
3990         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3991         if (reserve == old_reserve)
3992                 return;
3993         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3994
3995         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3996                 if (!pfn_valid(pfn))
3997                         continue;
3998                 page = pfn_to_page(pfn);
3999
4000                 /* Watch out for overlapping nodes */
4001                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4002                         continue;
4003
4004                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4005
4006                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4007                 if (reserve > 0) {
4008                         /*
4009                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4010                          * them.
4011                          */
4012                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4013                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4014                                 continue;
4015
4016                         /* If this block is reserved, account for it */
4017                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4018                                 reserve--;
4019                                 continue;
4020                         }
4021
4022                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4023                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4024                                 set_pageblock_migratetype(page,
4025                                                         MIGRATE_RESERVE);
4026                                 move_freepages_block(zone, page,
4027                                                         MIGRATE_RESERVE);
4028                                 reserve--;
4029                                 continue;
4030                         }
4031                 } else if (!old_reserve) {
4032                         /*
4033                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4034                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4035                          */
4036                         break;
4037                 }
4038
4039                 /*
4040                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4041                  * take it back
4042                  */
4043                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4044                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4045                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4046                 }
4047         }
4048 }
4049
4050 /*
4051  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4052  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4053  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4054  */
4055 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4056                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4057 {
4058         struct page *page;
4059         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4060         unsigned long pfn;
4061         struct zone *z;
4062
4063         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4064                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4065
4066         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4067         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4068                 /*
4069                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4070                  * handed to this function.  They do not
4071                  * exist on hotplugged memory.
4072                  */
4073                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4074                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4075                                 continue;
4076                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4077                                 continue;
4078                 }
4079                 page = pfn_to_page(pfn);
4080                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4081                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4082                 init_page_count(page);
4083                 page_mapcount_reset(page);
4084                 page_cpupid_reset_last(page);
4085                 SetPageReserved(page);
4086                 /*
4087                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4088                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4089                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4090                  * the address space during boot when many long-lived
4091                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4092                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4093                  * setup_zone_migrate_reserve()
4094                  *
4095                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4096                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4097                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4098                  * pfn out of zone.
4099                  */
4100                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4101                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4102                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4103                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4104
4105                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4106 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4107                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4108                 if (!is_highmem_idx(zone))
4109                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4110 #endif
4111         }
4112 }
4113
4114 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4115 {
4116         int order, t;
4117         for_each_migratetype_order(order, t) {
4118                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4119                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4120         }
4121 }
4122
4123 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4124 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4125         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4126 #endif
4127
4128 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4129 {
4130 #ifdef CONFIG_MMU
4131         int batch;
4132
4133         /*
4134          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4135          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4136          *
4137          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4138          */
4139         batch = zone->managed_pages / 1024;
4140         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4141                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4142         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4143         if (batch < 1)
4144                 batch = 1;
4145
4146         /*
4147          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4148          * of 2 value was found to be more likely to have
4149          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4150          *
4151          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4152          * batches of pages, one task can end up with a lot
4153          * of pages of one half of the possible page colors
4154          * and the other with pages of the other colors.
4155          */
4156         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4157
4158         return batch;
4159
4160 #else
4161         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4162          * conditions.
4163          *
4164          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4165          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4166          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4167          *
4168          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4169          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4170          * can be a significant delay between the individual batches being
4171          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4172          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4173          */
4174         return 0;
4175 #endif
4176 }
4177
4178 /*
4179  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4180  * ->batch must never be higher then ->high.
4181  * The following function updates them in a safe manner without read side
4182  * locking.
4183  *
4184  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4185  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4186  *
4187  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4188  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4189  * exist).
4190  */
4191 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4192                 unsigned long batch)
4193 {
4194        /* start with a fail safe value for batch */
4195         pcp->batch = 1;
4196         smp_wmb();
4197
4198        /* Update high, then batch, in order */
4199         pcp->high = high;
4200         smp_wmb();
4201
4202         pcp->batch = batch;
4203 }
4204
4205 /* a companion to pageset_set_high() */
4206 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4207 {
4208         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4209 }
4210
4211 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4212 {
4213         struct per_cpu_pages *pcp;
4214         int migratetype;
4215
4216         memset(p, 0, sizeof(*p));
4217
4218         pcp = &p->pcp;
4219         pcp->count = 0;
4220         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4221                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4222 }
4223
4224 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4225 {
4226         pageset_init(p);
4227         pageset_set_batch(p, batch);
4228 }
4229
4230 /*
4231  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4232  * to the value high for the pageset p.
4233  */
4234 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4235                                 unsigned long high)
4236 {
4237         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4238         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4239                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4240
4241         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4242 }
4243
4244 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4245                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4246 {
4247         if (percpu_pagelist_fraction)
4248                 pageset_set_high(pcp,
4249                         (zone->managed_pages /
4250                                 percpu_pagelist_fraction));
4251         else
4252                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4253 }
4254
4255 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4256 {
4257         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4258
4259         pageset_init(pcp);
4260         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4261 }
4262
4263 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4264 {
4265         int cpu;
4266         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4267         for_each_possible_cpu(cpu)
4268                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4269 }
4270
4271 /*
4272  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4273  * Before this call only boot pagesets were available.
4274  */
4275 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4276 {
4277         struct zone *zone;
4278
4279         for_each_populated_zone(zone)
4280                 setup_zone_pageset(zone);
4281 }
4282
4283 static noinline __init_refok
4284 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4285 {
4286         int i;
4287         size_t alloc_size;
4288
4289         /*
4290          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4291          * per zone.
4292          */
4293         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4294                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4295         zone->wait_table_bits =
4296                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4297         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4298                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4299
4300         if (!slab_is_available()) {
4301                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4302                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4303                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4304         } else {
4305                 /*
4306                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4307                  * via memory hot-add.
4308                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4309                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4310                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4311                  * node itself as well.
4312                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4313                  * necessary.
4314                  */
4315                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4316         }
4317         if (!zone->wait_table)
4318                 return -ENOMEM;
4319
4320         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4321                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4322
4323         return 0;
4324 }
4325
4326 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4327 {
4328         /*
4329          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4330          * relies on the ability of the linker to provide the
4331          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4332          */
4333         zone->pageset = &boot_pageset;
4334
4335         if (populated_zone(zone))
4336                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4337                         zone->name, zone->present_pages,
4338                                          zone_batchsize(zone));
4339 }
4340
4341 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4342                                         unsigned long zone_start_pfn,
4343                                         unsigned long size,
4344                                         enum memmap_context context)
4345 {
4346         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4347         int ret;
4348         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4349         if (ret)
4350                 return ret;
4351         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4352
4353         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4354
4355         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4356                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4357                         pgdat->node_id,
4358                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4359                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4360
4361         zone_init_free_lists(zone);
4362
4363         return 0;
4364 }
4365
4366 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4367 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4368 /*
4369  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4370  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4371  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4372  * alternative
4373  */
4374 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4375 {
4376         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4377         int nid;
4378         /*
4379          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4380          * when the kernel is running single-threaded.
4381          */
4382         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4383         static int __meminitdata last_nid;
4384
4385         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4386                 return last_nid;
4387
4388         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4389         if (nid != -1) {
4390                 last_start_pfn = start_pfn;
4391                 last_end_pfn = end_pfn;
4392                 last_nid = nid;
4393         }
4394
4395         return nid;
4396 }
4397 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4398
4399 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4400 {
4401         int nid;
4402
4403         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4404         if (nid >= 0)
4405                 return nid;
4406         /* just returns 0 */
4407         return 0;
4408 }
4409
4410 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4411 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4412 {
4413         int nid;
4414
4415         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4416         if (nid >= 0 && nid != node)
4417                 return false;
4418         return true;
4419 }
4420 #endif
4421
4422 /**
4423  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4424  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4425  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4426  *
4427  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4428  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4429  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4430  * manually.
4431  */
4432 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4433 {
4434         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4435         int i, this_nid;
4436
4437         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4438                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4439                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4440
4441                 if (start_pfn < end_pfn)
4442                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4443                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4444                                         this_nid);
4445         }
4446 }
4447
4448 /**
4449  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4450  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4451  *
4452  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4453  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4454  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4455  */
4456 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4457 {
4458         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4459         int i, this_nid;
4460
4461         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4462                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4463 }
4464
4465 /**
4466  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4467  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4468  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4469  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4470  *
4471  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4472  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4473  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4474  * PFNs will be 0.
4475  */
4476 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4477                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4478 {
4479         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4480         int i;
4481
4482         *start_pfn = -1UL;
4483         *end_pfn = 0;
4484
4485         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4486                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4487                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4488         }
4489
4490         if (*start_pfn == -1UL)
4491                 *start_pfn = 0;
4492 }
4493
4494 /*
4495  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4496  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4497  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4498  */
4499 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4500 {
4501         int zone_index;
4502         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4503                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4504                         continue;
4505
4506                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4507                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4508                         break;
4509         }
4510
4511         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4512         movable_zone = zone_index;
4513 }
4514
4515 /*
4516  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4517  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4518  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4519  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4520  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4521  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4522  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4523  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4524  */
4525 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4526                                         unsigned long zone_type,
4527                                         unsigned long node_start_pfn,
4528                                         unsigned long node_end_pfn,
4529                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4530                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4531 {
4532         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4533         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4534                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4535                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4536                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4537                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4538                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4539
4540                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4541                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4542                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4543                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4544
4545                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4546                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4547                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4548         }
4549 }
4550
4551 /*
4552  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4553  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4554  */
4555 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4556                                         unsigned long zone_type,
4557                                         unsigned long node_start_pfn,
4558                                         unsigned long node_end_pfn,
4559                                         unsigned long *ignored)
4560 {
4561         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4562
4563         /* Get the start and end of the zone */
4564         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4565         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4566         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4567                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4568                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4569
4570         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4571         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4572                 return 0;
4573
4574         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4575         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4576         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4577
4578         /* Return the spanned pages */
4579         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4580 }
4581
4582 /*
4583  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4584  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4585  */
4586 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4587                                 unsigned long range_start_pfn,
4588                                 unsigned long range_end_pfn)
4589 {
4590         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4591         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4592         int i;
4593
4594         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4595                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4596                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4597                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4598         }
4599         return nr_absent;
4600 }
4601
4602 /**
4603  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4604  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4605  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4606  *
4607  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4608  */
4609 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4610                                                         unsigned long end_pfn)
4611 {
4612         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4613 }
4614
4615 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4616 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4617                                         unsigned long zone_type,
4618                                         unsigned long node_start_pfn,
4619                                         unsigned long node_end_pfn,
4620                                         unsigned long *ignored)
4621 {
4622         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4623         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4624         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4625
4626         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4627         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4628
4629         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4630                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4631                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4632         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4633 }
4634
4635 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4636 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4637                                         unsigned long zone_type,
4638                                         unsigned long node_start_pfn,
4639                                         unsigned long node_end_pfn,
4640                                         unsigned long *zones_size)
4641 {
4642         return zones_size[zone_type];
4643 }
4644
4645 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4646                                                 unsigned long zone_type,
4647                                                 unsigned long node_start_pfn,
4648                                                 unsigned long node_end_pfn,
4649                                                 unsigned long *zholes_size)
4650 {
4651         if (!zholes_size)
4652                 return 0;
4653
4654         return zholes_size[zone_type];
4655 }
4656
4657 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4658
4659 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4660                                                 unsigned long node_start_pfn,
4661                                                 unsigned long node_end_pfn,
4662                                                 unsigned long *zones_size,
4663                                                 unsigned long *zholes_size)
4664 {
4665         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4666         enum zone_type i;
4667
4668         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4669                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4670                                                          node_start_pfn,
4671                                                          node_end_pfn,
4672                                                          zones_size);
4673         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4674
4675         realtotalpages = totalpages;
4676         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4677                 realtotalpages -=
4678                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4679                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4680                                                   zholes_size);
4681         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4682         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4683                                                         realtotalpages);
4684 }
4685
4686 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4687 /*
4688  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4689  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4690  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4691  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4692  * bytes.
4693  */
4694 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4695 {
4696         unsigned long usemapsize;
4697
4698         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4699         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4700         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4701         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4702         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4703
4704         return usemapsize / 8;
4705 }
4706
4707 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4708                                 struct zone *zone,
4709                                 unsigned long zone_start_pfn,
4710                                 unsigned long zonesize)
4711 {
4712         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4713         zone->pageblock_flags = NULL;
4714         if (usemapsize)
4715                 zone->pageblock_flags =
4716                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4717                                                          pgdat->node_id);
4718 }
4719 #else
4720 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4721                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4722 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4723
4724 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4725
4726 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4727 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4728 {
4729         unsigned int order;
4730
4731         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4732         if (pageblock_order)
4733                 return;
4734
4735         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4736                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4737         else
4738                 order = MAX_ORDER - 1;
4739
4740         /*
4741          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4742          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4743          * powerpc.
4744          */
4745         pageblock_order = order;
4746 }
4747 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4748
4749 /*
4750  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4751  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4752  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4753  * the kernel config
4754  */
4755 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4756 {
4757 }
4758
4759 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4760
4761 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4762                                                    unsigned long present_pages)
4763 {
4764         unsigned long pages = spanned_pages;
4765
4766         /*
4767          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4768          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4769          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4770          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4771          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4772          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4773          */
4774         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4775             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4776                 pages = present_pages;
4777
4778         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4779 }
4780
4781 /*
4782  * Set up the zone data structures:
4783  *   - mark all pages reserved
4784  *   - mark all memory queues empty
4785  *   - clear the memory bitmaps
4786  *
4787  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4788  */
4789 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4790                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4791                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4792 {
4793         enum zone_type j;
4794         int nid = pgdat->node_id;
4795         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4796         int ret;
4797
4798         pgdat_resize_init(pgdat);
4799 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4800         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4801         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4802         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4803 #endif
4804         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4805         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4806         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4807
4808         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4809                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4810                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4811
4812                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4813                                                   node_end_pfn, zones_size);
4814                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4815                                                                 node_start_pfn,
4816                                                                 node_end_pfn,
4817                                                                 zholes_size);
4818
4819                 /*
4820                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4821                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4822                  * and per-cpu initialisations
4823                  */
4824                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4825                 if (freesize >= memmap_pages) {
4826                         freesize -= memmap_pages;
4827                         if (memmap_pages)
4828                                 printk(KERN_DEBUG
4829                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4830                                        zone_names[j], memmap_pages);
4831                 } else
4832                         printk(KERN_WARNING
4833                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4834                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4835
4836                 /* Account for reserved pages */
4837                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4838                         freesize -= dma_reserve;
4839                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4840                                         zone_names[0], dma_reserve);
4841                 }
4842
4843                 if (!is_highmem_idx(j))
4844                         nr_kernel_pages += freesize;
4845                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4846                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4847                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4848                 nr_all_pages += freesize;
4849
4850                 zone->spanned_pages = size;
4851                 zone->present_pages = realsize;
4852                 /*
4853                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4854                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4855                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4856                  */
4857                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4858 #ifdef CONFIG_NUMA
4859                 zone->node = nid;
4860                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4861                                                 / 100;
4862                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4863 #endif
4864                 zone->name = zone_names[j];
4865                 spin_lock_init(&zone->lock);
4866                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4867                 zone_seqlock_init(zone);
4868                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4869                 zone_pcp_init(zone);
4870
4871                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4872                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4873
4874                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4875                 if (!size)
4876                         continue;
4877
4878                 set_pageblock_order();
4879                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4880                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4881                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4882                 BUG_ON(ret);
4883                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4884                 zone_start_pfn += size;
4885         }
4886 }
4887
4888 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4889 {
4890         /* Skip empty nodes */
4891         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4892                 return;
4893
4894 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4895         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4896         if (!pgdat->node_mem_map) {
4897                 unsigned long size, start, end;
4898                 struct page *map;
4899
4900                 /*
4901                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4902                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4903                  * for the buddy allocator to function correctly.
4904                  */
4905                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4906                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4907                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4908                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4909                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4910                 if (!map)
4911                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4912                                                                pgdat->node_id);
4913                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4914         }
4915 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4916         /*
4917          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4918          */
4919         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4920                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4921 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4922                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4923                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4924 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4925         }
4926 #endif
4927 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4928 }
4929
4930 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4931                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4932 {
4933         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4934         unsigned long start_pfn = 0;
4935         unsigned long end_pfn = 0;
4936
4937         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4938         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4939
4940         pgdat->node_id = nid;
4941         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4942         if (node_state(nid, N_MEMORY))
4943                 init_zone_allows_reclaim(nid);
4944 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4945         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4946 #endif
4947         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4948                                   zones_size, zholes_size);
4949
4950         alloc_node_mem_map(pgdat);
4951 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4952         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4953                 nid, (unsigned long)pgdat,
4954                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4955 #endif
4956
4957         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4958                             zones_size, zholes_size);
4959 }
4960
4961 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4962
4963 #if MAX_NUMNODES > 1
4964 /*
4965  * Figure out the number of possible node ids.
4966  */
4967 void __init setup_nr_node_ids(void)
4968 {
4969         unsigned int node;
4970         unsigned int highest = 0;
4971
4972         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4973                 highest = node;
4974         nr_node_ids = highest + 1;
4975 }
4976 #endif
4977
4978 /**
4979  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4980  *
4981  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4982  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4983  * all the nodes.
4984  *
4985  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4986  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4987  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4988  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4989  *
4990  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4991  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4992  * populated node map.
4993  *
4994  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4995  * requirement (single node).
4996  */
4997 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4998 {
4999         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5000         unsigned long start, end, mask;
5001         int last_nid = -1;
5002         int i, nid;
5003
5004         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5005                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5006                         last_nid = nid;
5007                         last_end = end;
5008                         continue;
5009                 }
5010
5011                 /*
5012                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5013                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5014                  * too coarse to separate the current node from the last.
5015                  */
5016                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5017                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5018                         mask <<= 1;
5019
5020                 /* accumulate all internode masks */
5021                 accl_mask |= mask;
5022         }
5023
5024         /* convert mask to number of pages */
5025         return ~accl_mask + 1;
5026 }
5027
5028 /* Find the lowest pfn for a node */
5029 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5030 {
5031         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5032         unsigned long start_pfn;
5033         int i;
5034
5035         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5036                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5037
5038         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5039                 printk(KERN_WARNING
5040                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5041                 return 0;
5042         }
5043
5044         return min_pfn;
5045 }
5046
5047 /**
5048  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5049  *
5050  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5051  * add_active_range().
5052  */
5053 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5054 {
5055         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5056 }
5057
5058 /*
5059  * early_calculate_totalpages()
5060  * Sum pages in active regions for movable zone.
5061  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5062  */
5063 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5064 {
5065         unsigned long totalpages = 0;
5066         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5067         int i, nid;
5068
5069         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5070                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5071
5072                 totalpages += pages;
5073                 if (pages)
5074                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5075         }
5076         return totalpages;
5077 }
5078
5079 /*
5080  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5081  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5082  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5083  * others
5084  */
5085 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5086 {
5087         int i, nid;
5088         unsigned long usable_startpfn;
5089         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5090         /* save the state before borrow the nodemask */
5091         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5092         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5093         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5094         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5095
5096         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5097         find_usable_zone_for_movable();
5098
5099         /*
5100          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5101          * options.
5102          */
5103         if (movable_node_is_enabled()) {
5104                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5105                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5106                                 continue;
5107
5108                         nid = type->regions[i].nid;
5109
5110                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5111                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5112                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5113                                 usable_startpfn;
5114                 }
5115
5116                 goto out2;
5117         }
5118
5119         /*
5120          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5121          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5122          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5123          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5124          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5125          * what movablecore would have allowed.
5126          */
5127         if (required_movablecore) {
5128                 unsigned long corepages;
5129
5130                 /*
5131                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5132                  * was requested by the user
5133                  */
5134                 required_movablecore =
5135                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5136                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5137
5138                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5139         }
5140
5141         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5142         if (!required_kernelcore)
5143                 goto out;
5144
5145         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5146         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5147
5148 restart:
5149         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5150         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5151         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5152                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5153
5154                 /*
5155                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5156                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5157                  * amount of memory for the kernel
5158                  */
5159                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5160                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5161
5162                 /*
5163                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5164                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5165                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5166                  */
5167                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5168
5169                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5170                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5171                         unsigned long size_pages;
5172
5173                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5174                         if (start_pfn >= end_pfn)
5175                                 continue;
5176
5177                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5178                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5179                                 unsigned long kernel_pages;
5180                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5181                                                                 - start_pfn;
5182
5183                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5184                                                         kernelcore_remaining);
5185                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5186                                                         required_kernelcore);
5187
5188                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5189                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5190
5191                                         /*
5192                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5193                                          * that if we have to rebalance
5194                                          * kernelcore across nodes, we will
5195                                          * not double account here
5196                                          */
5197                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5198                                         continue;
5199                                 }
5200                                 start_pfn = usable_startpfn;
5201                         }
5202
5203                         /*
5204                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5205                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5206                          * number of pages used as kernelcore
5207                          */
5208                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5209                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5210                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5211                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5212
5213                         /*
5214                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5215                          * break if the kernelcore for this node has been
5216                          * satisfied
5217                          */
5218                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5219                                                                 size_pages);
5220                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5221                         if (!kernelcore_remaining)
5222                                 break;
5223                 }
5224         }
5225
5226         /*
5227          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5228          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5229          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5230          * satisfied
5231          */
5232         usable_nodes--;
5233         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5234                 goto restart;
5235
5236 out2:
5237         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5238         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5239                 zone_movable_pfn[nid] =
5240                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5241
5242 out:
5243         /* restore the node_state */
5244         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5245 }
5246
5247 /* Any regular or high memory on that node ? */
5248 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5249 {
5250         enum zone_type zone_type;
5251
5252         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5253                 return;
5254
5255         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5256                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5257                 if (populated_zone(zone)) {
5258                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5259                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5260                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5261                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5262                         break;
5263                 }
5264         }
5265 }
5266
5267 /**
5268  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5269  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5270  *
5271  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5272  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5273  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5274  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5275  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5276  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5277  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5278  * at arch_max_dma_pfn.
5279  */
5280 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5281 {
5282         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5283         int i, nid;
5284
5285         /* Record where the zone boundaries are */
5286         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5287                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5288         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5289                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5290         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5291         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5292         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5293                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5294                         continue;
5295                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5296                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5297                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5298                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5299         }
5300         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5301         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5302
5303         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5304         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5305         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5306
5307         /* Print out the zone ranges */
5308         printk("Zone ranges:\n");
5309         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5310                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5311                         continue;
5312                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5313                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5314                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5315                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5316                 else
5317                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5318                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5319                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5320                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5321         }
5322
5323         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5324         printk("Movable zone start for each node\n");
5325         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5326                 if (zone_movable_pfn[i])
5327                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5328                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5329         }
5330
5331         /* Print out the early node map */
5332         printk("Early memory node ranges\n");
5333         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5334                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5335                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5336
5337         /* Initialise every node */
5338         mminit_verify_pageflags_layout();
5339         setup_nr_node_ids();
5340         for_each_online_node(nid) {
5341                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5342                 free_area_init_node(nid, NULL,
5343                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5344
5345                 /* Any memory on that node */
5346                 if (pgdat->node_present_pages)
5347                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5348                 check_for_memory(pgdat, nid);
5349         }
5350 }
5351
5352 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5353 {
5354         unsigned long long coremem;
5355         if (!p)
5356                 return -EINVAL;
5357
5358         coremem = memparse(p, &p);
5359         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5360
5361         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5362         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5363
5364         return 0;
5365 }
5366
5367 /*
5368  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5369  * cannot be reclaimed or migrated.
5370  */
5371 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5372 {
5373         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5374 }
5375
5376 /*
5377  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5378  * can be reclaimed or migrated.
5379  */
5380 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5381 {
5382         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5383 }
5384
5385 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5386 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5387
5388 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5389
5390 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5391 {
5392         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5393         page_zone(page)->managed_pages += count;
5394         totalram_pages += count;
5395 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5396         if (PageHighMem(page))
5397                 totalhigh_pages += count;
5398 #endif
5399         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5400 }
5401 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5402
5403 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5404 {
5405         void *pos;
5406         unsigned long pages = 0;
5407
5408         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5409         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5410         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5411                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5412                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5413                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5414         }
5415
5416         if (pages && s)
5417                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5418                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5419
5420         return pages;
5421 }
5422 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5423
5424 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5425 void free_highmem_page(struct page *page)
5426 {
5427         __free_reserved_page(page);
5428         totalram_pages++;
5429         page_zone(page)->managed_pages++;
5430         totalhigh_pages++;
5431 }
5432 #endif
5433
5434
5435 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5436 {
5437         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5438         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5439
5440         physpages = get_num_physpages();
5441         codesize = _etext - _stext;
5442         datasize = _edata - _sdata;
5443         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5444         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5445         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5446         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5447
5448         /*
5449          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5450          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5451          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5452          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5453          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5454          */
5455 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5456         do { \
5457                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5458                         size -= adj; \
5459         } while (0)
5460
5461         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5462                      _sinittext, init_code_size);
5463         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5464         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5465         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5466         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5467
5468 #undef  adj_init_size
5469
5470         printk("Memory: %luK/%luK available "
5471                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5472                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5473 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5474                ", %luK highmem"
5475 #endif
5476                "%s%s)\n",
5477                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5478                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5479                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5480                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5481 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5482                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5483 #endif
5484                str ? ", " : "", str ? str : "");
5485 }
5486
5487 /**
5488  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5489  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5490  *
5491  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5492  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5493  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5494  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5495  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5496  * smaller per-cpu batchsize.
5497  */
5498 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5499 {
5500         dma_reserve = new_dma_reserve;
5501 }
5502
5503 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5504 {
5505         free_area_init_node(0, zones_size,
5506                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5507 }
5508
5509 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5510                                  unsigned long action, void *hcpu)
5511 {
5512         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5513
5514         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5515                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5516                 drain_pages(cpu);
5517
5518                 /*
5519                  * Spill the event counters of the dead processor
5520                  * into the current processors event counters.
5521                  * This artificially elevates the count of the current
5522                  * processor.
5523                  */
5524                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5525
5526                 /*
5527                  * Zero the differential counters of the dead processor
5528                  * so that the vm statistics are consistent.
5529                  *
5530                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5531                  * race with what we are doing.
5532                  */
5533                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5534         }
5535         return NOTIFY_OK;
5536 }
5537
5538 void __init page_alloc_init(void)
5539 {
5540         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5541 }
5542
5543 /*
5544  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5545  *      or min_free_kbytes changes.
5546  */
5547 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5548 {
5549         struct pglist_data *pgdat;
5550         unsigned long reserve_pages = 0;
5551         enum zone_type i, j;
5552
5553         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5554                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5555                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5556                         unsigned long max = 0;
5557
5558                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5559                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5560                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5561                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5562                         }
5563
5564                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5565                         max += high_wmark_pages(zone);
5566
5567                         if (max > zone->managed_pages)
5568                                 max = zone->managed_pages;
5569                         reserve_pages += max;
5570                         /*
5571                          * Lowmem reserves are not available to
5572                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5573                          * kswapd tries to balance zones to their high
5574                          * watermark.  As a result, neither should be
5575                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5576                          * situation where reclaim has to clean pages
5577                          * in order to balance the zones.
5578                          */
5579                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5580                 }
5581         }
5582         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5583         totalreserve_pages = reserve_pages;
5584 }
5585
5586 /*
5587  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5588  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5589  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5590  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5591  */
5592 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5593 {
5594         struct pglist_data *pgdat;
5595         enum zone_type j, idx;
5596
5597         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5598                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5599                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5600                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5601
5602                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5603
5604                         idx = j;
5605                         while (idx) {
5606                                 struct zone *lower_zone;
5607
5608                                 idx--;
5609
5610                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5611                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5612
5613                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5614                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5615                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5616                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5617                         }
5618                 }
5619         }
5620
5621         /* update totalreserve_pages */
5622         calculate_totalreserve_pages();
5623 }
5624
5625 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5626 {
5627         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5628         unsigned long lowmem_pages = 0;
5629         struct zone *zone;
5630         unsigned long flags;
5631
5632         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5633         for_each_zone(zone) {
5634                 if (!is_highmem(zone))
5635                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5636         }
5637
5638         for_each_zone(zone) {
5639                 u64 tmp;
5640
5641                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5642                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5643                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5644                 if (is_highmem(zone)) {
5645                         /*
5646                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5647                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5648                          * value here.
5649                          *
5650                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5651                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5652                          * not be capped for highmem.
5653                          */
5654                         unsigned long min_pages;
5655
5656                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5657                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5658                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5659                 } else {
5660                         /*
5661                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5662                          * proportionate to the zone's size.
5663                          */
5664                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5665                 }
5666
5667                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5668                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5669
5670                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5671                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5672                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5673
5674                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5675                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5676         }
5677
5678         /* update totalreserve_pages */
5679         calculate_totalreserve_pages();
5680 }
5681
5682 /**
5683  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5684  * or when memory is hot-{added|removed}
5685  *
5686  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5687  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5688  */
5689 void setup_per_zone_wmarks(void)
5690 {
5691         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5692         __setup_per_zone_wmarks();
5693         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5694 }
5695
5696 /*
5697  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5698  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5699  * to be referenced again before it is swapped out.
5700  *
5701  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5702  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5703  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5704  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5705  *
5706  * total     target    max
5707  * memory    ratio     inactive anon
5708  * -------------------------------------
5709  *   10MB       1         5MB
5710  *  100MB       1        50MB
5711  *    1GB       3       250MB
5712  *   10GB      10       0.9GB
5713  *  100GB      31         3GB
5714  *    1TB     101        10GB
5715  *   10TB     320        32GB
5716  */
5717 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5718 {
5719         unsigned int gb, ratio;
5720
5721         /* Zone size in gigabytes */
5722         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5723         if (gb)
5724                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5725         else
5726                 ratio = 1;
5727
5728         zone->inactive_ratio = ratio;
5729 }
5730
5731 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5732 {
5733         struct zone *zone;
5734
5735         for_each_zone(zone)
5736                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5737 }
5738
5739 /*
5740  * Initialise min_free_kbytes.
5741  *
5742  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5743  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5744  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5745  *
5746  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5747  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5748  *
5749  * which yields
5750  *
5751  * 16MB:        512k
5752  * 32MB:        724k
5753  * 64MB:        1024k
5754  * 128MB:       1448k
5755  * 256MB:       2048k
5756  * 512MB:       2896k
5757  * 1024MB:      4096k
5758  * 2048MB:      5792k
5759  * 4096MB:      8192k
5760  * 8192MB:      11584k
5761  * 16384MB:     16384k
5762  */
5763 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5764 {
5765         unsigned long lowmem_kbytes;
5766         int new_min_free_kbytes;
5767
5768         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5769         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5770
5771         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5772                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5773                 if (min_free_kbytes < 128)
5774                         min_free_kbytes = 128;
5775                 if (min_free_kbytes > 65536)
5776                         min_free_kbytes = 65536;
5777         } else {
5778                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5779                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5780         }
5781         setup_per_zone_wmarks();
5782         refresh_zone_stat_thresholds();
5783         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5784         setup_per_zone_inactive_ratio();
5785         return 0;
5786 }
5787 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5788
5789 /*
5790  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5791  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5792  *      changes.
5793  */
5794 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5795         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5796 {
5797         int rc;
5798
5799         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5800         if (rc)
5801                 return rc;
5802
5803         if (write) {
5804                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5805                 setup_per_zone_wmarks();
5806         }
5807         return 0;
5808 }
5809
5810 #ifdef CONFIG_NUMA
5811 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5812         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5813 {
5814         struct zone *zone;
5815         int rc;
5816
5817         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5818         if (rc)
5819                 return rc;
5820
5821         for_each_zone(zone)
5822                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5823                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5824         return 0;
5825 }
5826
5827 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5828         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5829 {
5830         struct zone *zone;
5831         int rc;
5832
5833         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5834         if (rc)
5835                 return rc;
5836
5837         for_each_zone(zone)
5838                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5839                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5840         return 0;
5841 }
5842 #endif
5843
5844 /*
5845  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5846  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5847  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5848  *
5849  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5850  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5851  * if in function of the boot time zone sizes.
5852  */
5853 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5854         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5855 {
5856         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5857         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5858         return 0;
5859 }
5860
5861 /*
5862  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5863  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5864  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5865  */
5866 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5867         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5868 {
5869         struct zone *zone;
5870         int old_percpu_pagelist_fraction;
5871         int ret;
5872
5873         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5874         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5875
5876         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5877         if (!write || ret < 0)
5878                 goto out;
5879
5880         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5881         if (percpu_pagelist_fraction &&
5882             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5883                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5884                 ret = -EINVAL;
5885                 goto out;
5886         }
5887
5888         /* No change? */
5889         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5890                 goto out;
5891
5892         for_each_populated_zone(zone) {
5893                 unsigned int cpu;
5894
5895                 for_each_possible_cpu(cpu)
5896                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5897                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5898         }
5899 out:
5900         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5901         return ret;
5902 }
5903
5904 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5905
5906 #ifdef CONFIG_NUMA
5907 static int __init set_hashdist(char *str)
5908 {
5909         if (!str)
5910                 return 0;
5911         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5912         return 1;
5913 }
5914 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5915 #endif
5916
5917 /*
5918  * allocate a large system hash table from bootmem
5919  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5920  *   quantity of entries
5921  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5922  */
5923 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5924                                      unsigned long bucketsize,
5925                                      unsigned long numentries,
5926                                      int scale,
5927                                      int flags,
5928                                      unsigned int *_hash_shift,
5929                                      unsigned int *_hash_mask,
5930                                      unsigned long low_limit,
5931                                      unsigned long high_limit)
5932 {
5933         unsigned long long max = high_limit;
5934         unsigned long log2qty, size;
5935         void *table = NULL;
5936
5937         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5938         if (!numentries) {
5939                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5940                 numentries = nr_kernel_pages;
5941
5942                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5943                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5944                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5945
5946                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5947                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5948                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5949                 else
5950                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5951
5952                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5953                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5954                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5955                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5956                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5957                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5958                                 BUG_ON(!numentries);
5959                         }
5960                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5961                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5962         }
5963         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5964
5965         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5966         if (max == 0) {
5967                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5968                 do_div(max, bucketsize);
5969         }
5970         max = min(max, 0x80000000ULL);
5971
5972         if (numentries < low_limit)
5973                 numentries = low_limit;
5974         if (numentries > max)
5975                 numentries = max;
5976
5977         log2qty = ilog2(numentries);
5978
5979         do {
5980                 size = bucketsize << log2qty;
5981                 if (flags & HASH_EARLY)
5982                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5983                 else if (hashdist)
5984                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5985                 else {
5986                         /*
5987                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5988                          * some pages at the end of hash table which
5989                          * alloc_pages_exact() automatically does
5990                          */
5991                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5992                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5993                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5994                         }
5995                 }
5996         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5997
5998         if (!table)
5999                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6000
6001         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6002                tablename,
6003                (1UL << log2qty),
6004                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6005                size);
6006
6007         if (_hash_shift)
6008                 *_hash_shift = log2qty;
6009         if (_hash_mask)
6010                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6011
6012         return table;
6013 }
6014
6015 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6016 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6017                                                         unsigned long pfn)
6018 {
6019 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6020         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6021 #else
6022         return zone->pageblock_flags;
6023 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6024 }
6025
6026 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6027 {
6028 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6029         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6030         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6031 #else
6032         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6033         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6034 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6035 }
6036
6037 /**
6038  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6039  * @page: The page within the block of interest
6040  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6041  * @end_bitidx: The last bit of interest
6042  * returns pageblock_bits flags
6043  */
6044 unsigned long get_pageblock_flags_mask(struct page *page,
6045                                         unsigned long end_bitidx,
6046                                         unsigned long mask)
6047 {
6048         struct zone *zone;
6049         unsigned long *bitmap;
6050         unsigned long pfn, bitidx, word_bitidx;
6051         unsigned long word;
6052
6053         zone = page_zone(page);
6054         pfn = page_to_pfn(page);
6055         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6056         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6057         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6058         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6059
6060         word = bitmap[word_bitidx];
6061         bitidx += end_bitidx;
6062         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6063 }
6064
6065 /**
6066  * set_pageblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6067  * @page: The page within the block of interest
6068  * @start_bitidx: The first bit of interest
6069  * @end_bitidx: The last bit of interest
6070  * @flags: The flags to set
6071  */
6072 void set_pageblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6073                                         unsigned long end_bitidx,
6074                                         unsigned long mask)
6075 {
6076         struct zone *zone;
6077         unsigned long *bitmap;
6078         unsigned long pfn, bitidx, word_bitidx;
6079         unsigned long old_word, word;
6080
6081         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6082
6083         zone = page_zone(page);
6084         pfn = page_to_pfn(page);
6085         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6086         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6087         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6088         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6089
6090         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6091
6092         bitidx += end_bitidx;
6093         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6094         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6095
6096         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6097         for (;;) {
6098                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6099                 if (word == old_word)
6100                         break;
6101                 word = old_word;
6102         }
6103 }
6104
6105 /*
6106  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6107  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6108  *
6109  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6110  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6111  * expect this function should be exact.
6112  */
6113 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6114                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6115 {
6116         unsigned long pfn, iter, found;
6117         int mt;
6118
6119         /*
6120          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6121          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6122          */
6123         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6124                 return false;
6125         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6126         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6127                 return false;
6128
6129         pfn = page_to_pfn(page);
6130         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6131                 unsigned long check = pfn + iter;
6132
6133                 if (!pfn_valid_within(check))
6134                         continue;
6135
6136                 page = pfn_to_page(check);
6137
6138                 /*
6139                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6140                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6141                  * handle each tail page individually in migration.
6142                  */
6143                 if (PageHuge(page)) {
6144                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6145                         continue;
6146                 }
6147
6148                 /*
6149                  * We can't use page_count without pin a page
6150                  * because another CPU can free compound page.
6151                  * This check already skips compound tails of THP
6152                  * because their page->_count is zero at all time.
6153                  */
6154                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6155                         if (PageBuddy(page))
6156                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6157                         continue;
6158                 }
6159
6160                 /*
6161                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6162                  * page_count() is not 0.
6163                  */
6164                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6165                         continue;
6166
6167                 if (!PageLRU(page))
6168                         found++;
6169                 /*
6170                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6171                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6172                  * and it still to be fixed.
6173                  */
6174                 /*
6175                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6176                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6177                  *
6178                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6179                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6180                  * page at boot.
6181                  */
6182                 if (found > count)
6183                         return true;
6184         }
6185         return false;
6186 }
6187
6188 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6189 {
6190         struct zone *zone;
6191         unsigned long pfn;
6192
6193         /*
6194          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6195          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6196          * the zone but still within the section.
6197          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6198          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6199          */
6200         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6201                 return false;
6202
6203         zone = page_zone(page);
6204         pfn = page_to_pfn(page);
6205         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6206                 return false;
6207
6208         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6209 }
6210
6211 #ifdef CONFIG_CMA
6212
6213 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6214 {
6215         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6216                              pageblock_nr_pages) - 1);
6217 }
6218
6219 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6220 {
6221         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6222                                 pageblock_nr_pages));
6223 }
6224
6225 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6226 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6227                                         unsigned long start, unsigned long end)
6228 {
6229         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6230         unsigned long nr_reclaimed;
6231         unsigned long pfn = start;
6232         unsigned int tries = 0;
6233         int ret = 0;
6234
6235         migrate_prep();
6236
6237         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6238                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6239                         ret = -EINTR;
6240                         break;
6241                 }
6242
6243                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6244                         cc->nr_migratepages = 0;
6245                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6246                                                          pfn, end, true);
6247                         if (!pfn) {
6248                                 ret = -EINTR;
6249                                 break;
6250                         }
6251                         tries = 0;
6252                 } else if (++tries == 5) {
6253                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6254                         break;
6255                 }
6256
6257                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6258                                                         &cc->migratepages);
6259                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6260
6261                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6262                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6263         }
6264         if (ret < 0) {
6265                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6266                 return ret;
6267         }
6268         return 0;
6269 }
6270
6271 /**
6272  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6273  * @start:      start PFN to allocate
6274  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6275  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6276  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6277  *                      in range must have the same migratetype and it must
6278  *                      be either of the two.
6279  *
6280  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6281  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6282  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6283  * pages fall in.
6284  *
6285  * The PFN range must belong to a single zone.
6286  *
6287  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6288  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6289  * need to be freed with free_contig_range().
6290  */
6291 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6292                        unsigned migratetype)
6293 {
6294         unsigned long outer_start, outer_end;
6295         int ret = 0, order;
6296
6297         struct compact_control cc = {
6298                 .nr_migratepages = 0,
6299                 .order = -1,
6300                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6301                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6302                 .ignore_skip_hint = true,
6303         };
6304         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6305
6306         /*
6307          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6308          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6309          * have different sizes, and due to the way page allocator
6310          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6311          * that page allocator won't try to merge buddies from
6312          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6313          * other migration type.
6314          *
6315          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6316          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6317          * we are interested in).  This will put all the pages in
6318          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6319          *
6320          * When this is done, we take the pages in range from page
6321          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6322          * page allocator will never consider using them.
6323          *
6324          * This lets us mark the pageblocks back as
6325          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6326          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6327          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6328          */
6329
6330         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6331                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6332                                        false);
6333         if (ret)
6334                 return ret;
6335
6336         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6337         if (ret)
6338                 goto done;
6339
6340         /*
6341          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6342          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6343          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6344          * What we are going to do is to allocate all pages from
6345          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6346          *
6347          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6348          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6349          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6350          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6351          * once this is done free the pages we are not interested in.
6352          *
6353          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6354          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6355          */
6356
6357         lru_add_drain_all();
6358         drain_all_pages();
6359
6360         order = 0;
6361         outer_start = start;
6362         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6363                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6364                         ret = -EBUSY;
6365                         goto done;
6366                 }
6367                 outer_start &= ~0UL << order;
6368         }
6369
6370         /* Make sure the range is really isolated. */
6371         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6372                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6373                        outer_start, end);
6374                 ret = -EBUSY;
6375                 goto done;
6376         }
6377
6378
6379         /* Grab isolated pages from freelists. */
6380         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6381         if (!outer_end) {
6382                 ret = -EBUSY;
6383                 goto done;
6384         }
6385
6386         /* Free head and tail (if any) */
6387         if (start != outer_start)
6388                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6389         if (end != outer_end)
6390                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6391
6392 done:
6393         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6394                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6395         return ret;
6396 }
6397
6398 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6399 {
6400         unsigned int count = 0;
6401
6402         for (; nr_pages--; pfn++) {
6403                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6404
6405                 count += page_count(page) != 1;
6406                 __free_page(page);
6407         }
6408         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6409 }
6410 #endif
6411
6412 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6413 /*
6414  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6415  * page high values need to be recalulated.
6416  */
6417 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6418 {
6419         unsigned cpu;
6420         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6421         for_each_possible_cpu(cpu)
6422                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6423                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6424         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6425 }
6426 #endif
6427
6428 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6429 {
6430         unsigned long flags;
6431         int cpu;
6432         struct per_cpu_pageset *pset;
6433
6434         /* avoid races with drain_pages()  */
6435         local_irq_save(flags);
6436         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6437                 for_each_online_cpu(cpu) {
6438                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6439                         drain_zonestat(zone, pset);
6440                 }
6441                 free_percpu(zone->pageset);
6442                 zone->pageset = &boot_pageset;
6443         }
6444         local_irq_restore(flags);
6445 }
6446
6447 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6448 /*
6449  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6450  */
6451 void
6452 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6453 {
6454         struct page *page;
6455         struct zone *zone;
6456         int order, i;
6457         unsigned long pfn;
6458         unsigned long flags;
6459         /* find the first valid pfn */
6460         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6461                 if (pfn_valid(pfn))
6462                         break;
6463         if (pfn == end_pfn)
6464                 return;
6465         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6466         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6467         pfn = start_pfn;
6468         while (pfn < end_pfn) {
6469                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6470                         pfn++;
6471                         continue;
6472                 }
6473                 page = pfn_to_page(pfn);
6474                 /*
6475                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6476                  * page_count() is not 0.
6477                  */
6478                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6479                         pfn++;
6480                         SetPageReserved(page);
6481                         continue;
6482                 }
6483
6484                 BUG_ON(page_count(page));
6485                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6486                 order = page_order(page);
6487 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6488                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6489                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6490 #endif
6491                 list_del(&page->lru);
6492                 rmv_page_order(page);
6493                 zone->free_area[order].nr_free--;
6494                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6495                         SetPageReserved((page+i));
6496                 pfn += (1 << order);
6497         }
6498         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6499 }
6500 #endif
6501
6502 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6503 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6504 {
6505         struct zone *zone = page_zone(page);
6506         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6507         unsigned long flags;
6508         int order;
6509
6510         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6511         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6512                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6513
6514                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6515                         break;
6516         }
6517         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6518
6519         return order < MAX_ORDER;
6520 }
6521 #endif
6522
6523 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6524         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6525         {1UL << PG_error,               "error"         },
6526         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6527         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6528         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6529         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6530         {1UL << PG_active,              "active"        },
6531         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6532         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6533         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6534         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6535         {1UL << PG_private,             "private"       },
6536         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6537         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6538 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6539         {1UL << PG_head,                "head"          },
6540         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6541 #else
6542         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6543 #endif
6544         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6545         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6546         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6547         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6548         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6549 #ifdef CONFIG_MMU
6550         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6551 #endif
6552 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6553         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6554 #endif
6555 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6556         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6557 #endif
6558 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6559         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6560 #endif
6561 };
6562
6563 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6564 {
6565         const char *delim = "";
6566         unsigned long mask;
6567         int i;
6568
6569         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6570
6571         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6572
6573         /* remove zone id */
6574         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6575
6576         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6577
6578                 mask = pageflag_names[i].mask;
6579                 if ((flags & mask) != mask)
6580                         continue;
6581
6582                 flags &= ~mask;
6583                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6584                 delim = "|";
6585         }
6586
6587         /* check for left over flags */
6588         if (flags)
6589                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6590
6591         printk(")\n");
6592 }
6593
6594 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6595 {
6596         printk(KERN_ALERT
6597                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6598                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6599                 page->mapping, page->index);
6600         dump_page_flags(page->flags);
6601         if (reason)
6602                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6603         if (page->flags & badflags) {
6604                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6605                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6606         }
6607         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6608 }
6609
6610 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6611 {
6612         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6613 }
6614 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);