callers of iov_copy_from_user_atomic() don't need pagecache_disable()
[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                 return page;
947         }
948
949         return NULL;
950 }
951
952
953 /*
954  * This array describes the order lists are fallen back to when
955  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
956  */
957 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
958         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
959         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
960 #ifdef CONFIG_CMA
961         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
962         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
963 #else
964         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
965 #endif
966         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
967 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
968         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
969 #endif
970 };
971
972 /*
973  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
974  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
975  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
976  */
977 int move_freepages(struct zone *zone,
978                           struct page *start_page, struct page *end_page,
979                           int migratetype)
980 {
981         struct page *page;
982         unsigned long order;
983         int pages_moved = 0;
984
985 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
986         /*
987          * page_zone is not safe to call in this context when
988          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
989          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
990          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
991          * grouping pages by mobility
992          */
993         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
994 #endif
995
996         for (page = start_page; page <= end_page;) {
997                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
998                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
999
1000                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1001                         page++;
1002                         continue;
1003                 }
1004
1005                 if (!PageBuddy(page)) {
1006                         page++;
1007                         continue;
1008                 }
1009
1010                 order = page_order(page);
1011                 list_move(&page->lru,
1012                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1013                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1014                 page += 1 << order;
1015                 pages_moved += 1 << order;
1016         }
1017
1018         return pages_moved;
1019 }
1020
1021 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1022                                 int migratetype)
1023 {
1024         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1025         struct page *start_page, *end_page;
1026
1027         start_pfn = page_to_pfn(page);
1028         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1029         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1030         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1031         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1032
1033         /* Do not cross zone boundaries */
1034         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1035                 start_page = page;
1036         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1037                 return 0;
1038
1039         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1040 }
1041
1042 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1043                                         int start_order, int migratetype)
1044 {
1045         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1046
1047         while (nr_pageblocks--) {
1048                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1049                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1050         }
1051 }
1052
1053 /*
1054  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1055  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1056  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1057  *
1058  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1059  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1060  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1061  *
1062  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1063  * if it was unchanged).
1064  */
1065 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1066                                   int start_type, int fallback_type)
1067 {
1068         int current_order = page_order(page);
1069
1070         /*
1071          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1072          * buddy pages to CMA itself.
1073          */
1074         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1075                 return fallback_type;
1076
1077         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1078         if (current_order >= pageblock_order) {
1079                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1080                 return start_type;
1081         }
1082
1083         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1084             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1085             page_group_by_mobility_disabled) {
1086                 int pages;
1087
1088                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1089
1090                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1091                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1092                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1093
1094                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1095                         return start_type;
1096                 }
1097
1098         }
1099
1100         return fallback_type;
1101 }
1102
1103 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1104 static inline struct page *
1105 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1106 {
1107         struct free_area *area;
1108         int current_order;
1109         struct page *page;
1110         int migratetype, new_type, i;
1111
1112         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1113         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1114                                                 --current_order) {
1115                 for (i = 0;; i++) {
1116                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1117
1118                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1119                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1120                                 break;
1121
1122                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1123                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1124                                 continue;
1125
1126                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1127                                         struct page, lru);
1128                         area->nr_free--;
1129
1130                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1131                                                           start_migratetype,
1132                                                           migratetype);
1133
1134                         /* Remove the page from the freelists */
1135                         list_del(&page->lru);
1136                         rmv_page_order(page);
1137
1138                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1139                                new_type);
1140
1141                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1142                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1143
1144                         return page;
1145                 }
1146         }
1147
1148         return NULL;
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1153  * Call me with the zone->lock already held.
1154  */
1155 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1156                                                 int migratetype)
1157 {
1158         struct page *page;
1159
1160 retry_reserve:
1161         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1162
1163         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1164                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1165
1166                 /*
1167                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1168                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1169                  * and we want just one call site
1170                  */
1171                 if (!page) {
1172                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1173                         goto retry_reserve;
1174                 }
1175         }
1176
1177         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1178         return page;
1179 }
1180
1181 /*
1182  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1183  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1184  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1185  */
1186 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1187                         unsigned long count, struct list_head *list,
1188                         int migratetype, int cold)
1189 {
1190         int mt = migratetype, i;
1191
1192         spin_lock(&zone->lock);
1193         for (i = 0; i < count; ++i) {
1194                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1195                 if (unlikely(page == NULL))
1196                         break;
1197
1198                 /*
1199                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1200                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1201                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1202                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1203                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1204                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1205                  * properly.
1206                  */
1207                 if (likely(cold == 0))
1208                         list_add(&page->lru, list);
1209                 else
1210                         list_add_tail(&page->lru, list);
1211                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1212                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1213                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1214                                 mt = migratetype;
1215                 }
1216                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1217                 list = &page->lru;
1218                 if (is_migrate_cma(mt))
1219                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1220                                               -(1 << order));
1221         }
1222         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1223         spin_unlock(&zone->lock);
1224         return i;
1225 }
1226
1227 #ifdef CONFIG_NUMA
1228 /*
1229  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1230  * currently executing processor on remote nodes after they have
1231  * expired.
1232  *
1233  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1234  * a single processor.
1235  */
1236 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1237 {
1238         unsigned long flags;
1239         int to_drain;
1240         unsigned long batch;
1241
1242         local_irq_save(flags);
1243         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1244         if (pcp->count >= batch)
1245                 to_drain = batch;
1246         else
1247                 to_drain = pcp->count;
1248         if (to_drain > 0) {
1249                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1250                 pcp->count -= to_drain;
1251         }
1252         local_irq_restore(flags);
1253 }
1254 #endif
1255
1256 /*
1257  * Drain pages of the indicated processor.
1258  *
1259  * The processor must either be the current processor and the
1260  * thread pinned to the current processor or a processor that
1261  * is not online.
1262  */
1263 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1264 {
1265         unsigned long flags;
1266         struct zone *zone;
1267
1268         for_each_populated_zone(zone) {
1269                 struct per_cpu_pageset *pset;
1270                 struct per_cpu_pages *pcp;
1271
1272                 local_irq_save(flags);
1273                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1274
1275                 pcp = &pset->pcp;
1276                 if (pcp->count) {
1277                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1278                         pcp->count = 0;
1279                 }
1280                 local_irq_restore(flags);
1281         }
1282 }
1283
1284 /*
1285  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1286  */
1287 void drain_local_pages(void *arg)
1288 {
1289         drain_pages(smp_processor_id());
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1294  *
1295  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1296  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1297  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1298  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1299  * before the call to on_each_cpu_mask().
1300  */
1301 void drain_all_pages(void)
1302 {
1303         int cpu;
1304         struct per_cpu_pageset *pcp;
1305         struct zone *zone;
1306
1307         /*
1308          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1309          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1310          */
1311         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1312
1313         /*
1314          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1315          * as offline notification will cause the notified
1316          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1317          * disables preemption as part of its processing
1318          */
1319         for_each_online_cpu(cpu) {
1320                 bool has_pcps = false;
1321                 for_each_populated_zone(zone) {
1322                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1323                         if (pcp->pcp.count) {
1324                                 has_pcps = true;
1325                                 break;
1326                         }
1327                 }
1328                 if (has_pcps)
1329                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1330                 else
1331                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1332         }
1333         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1334 }
1335
1336 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1337
1338 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1339 {
1340         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1341         unsigned long flags;
1342         int order, t;
1343         struct list_head *curr;
1344
1345         if (zone_is_empty(zone))
1346                 return;
1347
1348         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1349
1350         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1351         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1352                 if (pfn_valid(pfn)) {
1353                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1354
1355                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1356                                 swsusp_unset_page_free(page);
1357                 }
1358
1359         for_each_migratetype_order(order, t) {
1360                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1361                         unsigned long i;
1362
1363                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1364                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1365                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1366                 }
1367         }
1368         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1369 }
1370 #endif /* CONFIG_PM */
1371
1372 /*
1373  * Free a 0-order page
1374  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1375  */
1376 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1377 {
1378         struct zone *zone = page_zone(page);
1379         struct per_cpu_pages *pcp;
1380         unsigned long flags;
1381         int migratetype;
1382
1383         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1384                 return;
1385
1386         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1387         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1388         local_irq_save(flags);
1389         __count_vm_event(PGFREE);
1390
1391         /*
1392          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1393          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1394          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1395          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1396          * excessively into the page allocator
1397          */
1398         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1399                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1400                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1401                         goto out;
1402                 }
1403                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1404         }
1405
1406         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1407         if (cold)
1408                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1409         else
1410                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1411         pcp->count++;
1412         if (pcp->count >= pcp->high) {
1413                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1414                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1415                 pcp->count -= batch;
1416         }
1417
1418 out:
1419         local_irq_restore(flags);
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Free a list of 0-order pages
1424  */
1425 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1426 {
1427         struct page *page, *next;
1428
1429         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1430                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1431                 free_hot_cold_page(page, cold);
1432         }
1433 }
1434
1435 /*
1436  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1437  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1438  * Each sub-page must be freed individually.
1439  *
1440  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1441  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1442  */
1443 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1444 {
1445         int i;
1446
1447         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1448         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1449
1450 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1451         /*
1452          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1453          * otherwise free the whole shadow.
1454          */
1455         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1456                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1457 #endif
1458
1459         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1460                 set_page_refcounted(page + i);
1461 }
1462 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1463
1464 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1465 {
1466         unsigned long watermark;
1467         struct zone *zone;
1468         int mt;
1469
1470         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1471
1472         zone = page_zone(page);
1473         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1474
1475         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1476                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1477                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1478                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1479                         return 0;
1480
1481                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1482         }
1483
1484         /* Remove page from free list */
1485         list_del(&page->lru);
1486         zone->free_area[order].nr_free--;
1487         rmv_page_order(page);
1488
1489         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1490         if (order >= pageblock_order - 1) {
1491                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1492                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1493                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1494                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1495                                 set_pageblock_migratetype(page,
1496                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1497                 }
1498         }
1499
1500         return 1UL << order;
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1505  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1506  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1507  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1508  * are enabled.
1509  *
1510  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1511  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1512  */
1513 int split_free_page(struct page *page)
1514 {
1515         unsigned int order;
1516         int nr_pages;
1517
1518         order = page_order(page);
1519
1520         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1521         if (!nr_pages)
1522                 return 0;
1523
1524         /* Split into individual pages */
1525         set_page_refcounted(page);
1526         split_page(page, order);
1527         return nr_pages;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1532  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1533  * or two.
1534  */
1535 static inline
1536 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1537                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1538                         int migratetype)
1539 {
1540         unsigned long flags;
1541         struct page *page;
1542         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1543
1544 again:
1545         if (likely(order == 0)) {
1546                 struct per_cpu_pages *pcp;
1547                 struct list_head *list;
1548
1549                 local_irq_save(flags);
1550                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1551                 list = &pcp->lists[migratetype];
1552                 if (list_empty(list)) {
1553                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1554                                         pcp->batch, list,
1555                                         migratetype, cold);
1556                         if (unlikely(list_empty(list)))
1557                                 goto failed;
1558                 }
1559
1560                 if (cold)
1561                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1562                 else
1563                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1564
1565                 list_del(&page->lru);
1566                 pcp->count--;
1567         } else {
1568                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1569                         /*
1570                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1571                          *
1572                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1573                          * properly detect and handle allocation failures.
1574                          *
1575                          * We most definitely don't want callers attempting to
1576                          * allocate greater than order-1 page units with
1577                          * __GFP_NOFAIL.
1578                          */
1579                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1580                 }
1581                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1582                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1583                 spin_unlock(&zone->lock);
1584                 if (!page)
1585                         goto failed;
1586                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1587                                           get_pageblock_migratetype(page));
1588         }
1589
1590         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1591
1592         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1593         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1594         local_irq_restore(flags);
1595
1596         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1597         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1598                 goto again;
1599         return page;
1600
1601 failed:
1602         local_irq_restore(flags);
1603         return NULL;
1604 }
1605
1606 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1607
1608 static struct {
1609         struct fault_attr attr;
1610
1611         u32 ignore_gfp_highmem;
1612         u32 ignore_gfp_wait;
1613         u32 min_order;
1614 } fail_page_alloc = {
1615         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1616         .ignore_gfp_wait = 1,
1617         .ignore_gfp_highmem = 1,
1618         .min_order = 1,
1619 };
1620
1621 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1622 {
1623         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1624 }
1625 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1626
1627 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1628 {
1629         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1630                 return false;
1631         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1632                 return false;
1633         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1634                 return false;
1635         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1636                 return false;
1637
1638         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1642
1643 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1644 {
1645         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1646         struct dentry *dir;
1647
1648         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1649                                         &fail_page_alloc.attr);
1650         if (IS_ERR(dir))
1651                 return PTR_ERR(dir);
1652
1653         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1654                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1655                 goto fail;
1656         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1657                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1658                 goto fail;
1659         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1660                                 &fail_page_alloc.min_order))
1661                 goto fail;
1662
1663         return 0;
1664 fail:
1665         debugfs_remove_recursive(dir);
1666
1667         return -ENOMEM;
1668 }
1669
1670 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1671
1672 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1673
1674 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1675
1676 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1677 {
1678         return false;
1679 }
1680
1681 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1682
1683 /*
1684  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1685  * of the allocation.
1686  */
1687 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1688                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1689 {
1690         /* free_pages my go negative - that's OK */
1691         long min = mark;
1692         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1693         int o;
1694         long free_cma = 0;
1695
1696         free_pages -= (1 << order) - 1;
1697         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1698                 min -= min / 2;
1699         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1700                 min -= min / 4;
1701 #ifdef CONFIG_CMA
1702         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1703         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1704                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1705 #endif
1706
1707         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1708                 return false;
1709         for (o = 0; o < order; o++) {
1710                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1711                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1712
1713                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1714                 min >>= 1;
1715
1716                 if (free_pages <= min)
1717                         return false;
1718         }
1719         return true;
1720 }
1721
1722 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1723                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1724 {
1725         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1726                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1727 }
1728
1729 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1730                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1731 {
1732         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1733
1734         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1735                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1736
1737         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1738                                                                 free_pages);
1739 }
1740
1741 #ifdef CONFIG_NUMA
1742 /*
1743  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1744  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1745  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1746  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1747  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1748  *
1749  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1750  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1751  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1752  *
1753  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1754  * nothing and returns NULL.
1755  *
1756  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1757  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1758  *
1759  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1760  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1761  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1762  * quickly as we can.
1763  */
1764 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1765 {
1766         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1767         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1768
1769         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1770         if (!zlc)
1771                 return NULL;
1772
1773         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1774                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1775                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1776         }
1777
1778         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1779                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1780                                         &node_states[N_MEMORY];
1781         return allowednodes;
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1786  * if it is worth looking at further for free memory:
1787  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1788  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1789  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1790  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1791  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1792  * else return false (zero) if it is not.
1793  *
1794  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1795  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1796  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1797  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1798  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1799  * into the second scan of the zonelist.
1800  *
1801  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1802  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1803  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1804  * unturned looking for a free page.
1805  */
1806 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1807                                                 nodemask_t *allowednodes)
1808 {
1809         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1810         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1811         int n;                          /* node that zone *z is on */
1812
1813         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1814         if (!zlc)
1815                 return 1;
1816
1817         i = z - zonelist->_zonerefs;
1818         n = zlc->z_to_n[i];
1819
1820         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1821         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1826  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1827  * from that zone don't waste time re-examining it.
1828  */
1829 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1830 {
1831         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1832         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1833
1834         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1835         if (!zlc)
1836                 return;
1837
1838         i = z - zonelist->_zonerefs;
1839
1840         set_bit(i, zlc->fullzones);
1841 }
1842
1843 /*
1844  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1845  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1846  */
1847 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1848 {
1849         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1850
1851         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1852         if (!zlc)
1853                 return;
1854
1855         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1856 }
1857
1858 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1859 {
1860         return local_zone->node == zone->node;
1861 }
1862
1863 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1864 {
1865         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1866 }
1867
1868 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1869 {
1870         int i;
1871
1872         for_each_node_state(i, N_MEMORY)
1873                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1874                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1875                 else
1876                         zone_reclaim_mode = 1;
1877 }
1878
1879 #else   /* CONFIG_NUMA */
1880
1881 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1882 {
1883         return NULL;
1884 }
1885
1886 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1887                                 nodemask_t *allowednodes)
1888 {
1889         return 1;
1890 }
1891
1892 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1893 {
1894 }
1895
1896 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1897 {
1898 }
1899
1900 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1901 {
1902         return true;
1903 }
1904
1905 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1906 {
1907         return true;
1908 }
1909
1910 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1911 {
1912 }
1913 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1914
1915 /*
1916  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1917  * a page.
1918  */
1919 static struct page *
1920 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1921                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1922                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1923 {
1924         struct zoneref *z;
1925         struct page *page = NULL;
1926         int classzone_idx;
1927         struct zone *zone;
1928         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1929         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1930         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1931
1932         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1933 zonelist_scan:
1934         /*
1935          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1936          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1937          */
1938         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1939                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1940                 unsigned long mark;
1941
1942                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1943                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1944                                 continue;
1945                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1946                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1947                                 continue;
1948                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1949                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1950                         goto try_this_zone;
1951                 /*
1952                  * Distribute pages in proportion to the individual
1953                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1954                  * page was allocated in should have no effect on the
1955                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1956                  */
1957                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1958                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1959                                 continue;
1960                         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0)
1961                                 continue;
1962                 }
1963                 /*
1964                  * When allocating a page cache page for writing, we
1965                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1966                  * limit, such that no single zone holds more than its
1967                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1968                  * The dirty limits take into account the zone's
1969                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1970                  * should be able to balance it without having to
1971                  * write pages from its LRU list.
1972                  *
1973                  * This may look like it could increase pressure on
1974                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1975                  * before they are full.  But the pages that do spill
1976                  * over are limited as the lower zones are protected
1977                  * by this very same mechanism.  It should not become
1978                  * a practical burden to them.
1979                  *
1980                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1981                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1982                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1983                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1984                  * zones are together not big enough to reach the
1985                  * global limit.  The proper fix for these situations
1986                  * will require awareness of zones in the
1987                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1988                  */
1989                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1990                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1991                         goto this_zone_full;
1992
1993                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1994                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1995                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1996                         int ret;
1997
1998                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1999                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2000                                 /*
2001                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2002                                  * and before considering the first zone allowed
2003                                  * by the cpuset.
2004                                  */
2005                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2006                                 zlc_active = 1;
2007                                 did_zlc_setup = 1;
2008                         }
2009
2010                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2011                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2012                                 goto this_zone_full;
2013
2014                         /*
2015                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2016                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2017                          */
2018                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2019                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2020                                 continue;
2021
2022                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2023                         switch (ret) {
2024                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2025                                 /* did not scan */
2026                                 continue;
2027                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2028                                 /* scanned but unreclaimable */
2029                                 continue;
2030                         default:
2031                                 /* did we reclaim enough */
2032                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2033                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2034                                         goto try_this_zone;
2035
2036                                 /*
2037                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2038                                  * Only mark the zone full if checking the min
2039                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2040                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2041                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2042                                  * when the watermark is between the low and
2043                                  * min watermarks.
2044                                  */
2045                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2046                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2047                                         goto this_zone_full;
2048
2049                                 continue;
2050                         }
2051                 }
2052
2053 try_this_zone:
2054                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2055                                                 gfp_mask, migratetype);
2056                 if (page)
2057                         break;
2058 this_zone_full:
2059                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2060                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2061         }
2062
2063         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2064                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2065                 zlc_active = 0;
2066                 goto zonelist_scan;
2067         }
2068
2069         if (page)
2070                 /*
2071                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2072                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2073                  * that the caller is taking steps that will free more
2074                  * memory. The caller should avoid the page being used
2075                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2076                  */
2077                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2078
2079         return page;
2080 }
2081
2082 /*
2083  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2084  * meminfo in irq context.
2085  */
2086 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2087 {
2088         bool ret = false;
2089
2090 #if NODES_SHIFT > 8
2091         ret = in_interrupt();
2092 #endif
2093         return ret;
2094 }
2095
2096 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2097                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2098                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2099
2100 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2101 {
2102         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2103
2104         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2105             debug_guardpage_minorder() > 0)
2106                 return;
2107
2108         /*
2109          * This documents exceptions given to allocations in certain
2110          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2111          * of allowed nodes.
2112          */
2113         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2114                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2115                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2116                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2117         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2118                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2119
2120         if (fmt) {
2121                 struct va_format vaf;
2122                 va_list args;
2123
2124                 va_start(args, fmt);
2125
2126                 vaf.fmt = fmt;
2127                 vaf.va = &args;
2128
2129                 pr_warn("%pV", &vaf);
2130
2131                 va_end(args);
2132         }
2133
2134         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2135                 current->comm, order, gfp_mask);
2136
2137         dump_stack();
2138         if (!should_suppress_show_mem())
2139                 show_mem(filter);
2140 }
2141
2142 static inline int
2143 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2144                                 unsigned long did_some_progress,
2145                                 unsigned long pages_reclaimed)
2146 {
2147         /* Do not loop if specifically requested */
2148         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2149                 return 0;
2150
2151         /* Always retry if specifically requested */
2152         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2153                 return 1;
2154
2155         /*
2156          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2157          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2158          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2159          */
2160         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2161                 return 0;
2162
2163         /*
2164          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2165          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2166          * implementations.
2167          */
2168         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2169                 return 1;
2170
2171         /*
2172          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2173          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2174          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2175          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2176          * allocation still fails, we stop retrying.
2177          */
2178         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2179                 return 1;
2180
2181         return 0;
2182 }
2183
2184 static inline struct page *
2185 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2186         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2187         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2188         int migratetype)
2189 {
2190         struct page *page;
2191
2192         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2193         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2194                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2195                 return NULL;
2196         }
2197
2198         /*
2199          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2200          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2201          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2202          * See freeze_processes.
2203          */
2204         note_oom_kill();
2205
2206         /*
2207          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2208          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2209          * we're still under heavy pressure.
2210          */
2211         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2212                 order, zonelist, high_zoneidx,
2213                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2214                 preferred_zone, migratetype);
2215         if (page)
2216                 goto out;
2217
2218         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2219                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2220                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2221                         goto out;
2222                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2223                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2224                         goto out;
2225                 /*
2226                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2227                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2228                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2229                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2230                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2231                  */
2232                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2233                         goto out;
2234         }
2235         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2236         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2237
2238 out:
2239         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2240         return page;
2241 }
2242
2243 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2244 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2245 static struct page *
2246 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2247         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2248         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2249         int migratetype, bool sync_migration,
2250         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2251         unsigned long *did_some_progress)
2252 {
2253         if (!order)
2254                 return NULL;
2255
2256         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2257                 *deferred_compaction = true;
2258                 return NULL;
2259         }
2260
2261         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2262         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2263                                                 nodemask, sync_migration,
2264                                                 contended_compaction);
2265         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2266
2267         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2268                 struct page *page;
2269
2270                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2271                 drain_pages(get_cpu());
2272                 put_cpu();
2273
2274                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2275                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2276                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2277                                 preferred_zone, migratetype);
2278                 if (page) {
2279                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2280                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2281                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2282                         return page;
2283                 }
2284
2285                 /*
2286                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2287                  * The most likely reason is that pages exist,
2288                  * but not enough to satisfy watermarks.
2289                  */
2290                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2291
2292                 /*
2293                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2294                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2295                  */
2296                 if (sync_migration)
2297                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2298
2299                 cond_resched();
2300         }
2301
2302         return NULL;
2303 }
2304 #else
2305 static inline struct page *
2306 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2307         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2308         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2309         int migratetype, bool sync_migration,
2310         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2311         unsigned long *did_some_progress)
2312 {
2313         return NULL;
2314 }
2315 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2316
2317 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2318 static int
2319 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2320                   nodemask_t *nodemask)
2321 {
2322         struct reclaim_state reclaim_state;
2323         int progress;
2324
2325         cond_resched();
2326
2327         /* We now go into synchronous reclaim */
2328         cpuset_memory_pressure_bump();
2329         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2330         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2331         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2332         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2333
2334         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2335
2336         current->reclaim_state = NULL;
2337         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2338         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2339
2340         cond_resched();
2341
2342         return progress;
2343 }
2344
2345 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2346 static inline struct page *
2347 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2348         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2349         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2350         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2351 {
2352         struct page *page = NULL;
2353         bool drained = false;
2354
2355         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2356                                                nodemask);
2357         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2358                 return NULL;
2359
2360         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2361         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2362                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2363
2364 retry:
2365         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2366                                         zonelist, high_zoneidx,
2367                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2368                                         preferred_zone, migratetype);
2369
2370         /*
2371          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2372          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2373          */
2374         if (!page && !drained) {
2375                 drain_all_pages();
2376                 drained = true;
2377                 goto retry;
2378         }
2379
2380         return page;
2381 }
2382
2383 /*
2384  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2385  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2386  */
2387 static inline struct page *
2388 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2389         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2390         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2391         int migratetype)
2392 {
2393         struct page *page;
2394
2395         do {
2396                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2397                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2398                         preferred_zone, migratetype);
2399
2400                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2401                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2402         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2403
2404         return page;
2405 }
2406
2407 static void reset_alloc_batches(struct zonelist *zonelist,
2408                                 enum zone_type high_zoneidx,
2409                                 struct zone *preferred_zone)
2410 {
2411         struct zoneref *z;
2412         struct zone *zone;
2413
2414         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2415                 /*
2416                  * Only reset the batches of zones that were actually
2417                  * considered in the fairness pass, we don't want to
2418                  * trash fairness information for zones that are not
2419                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2420                  */
2421                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2422                         continue;
2423                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2424                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2425                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2426         }
2427 }
2428
2429 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2430                              struct zonelist *zonelist,
2431                              enum zone_type high_zoneidx,
2432                              struct zone *preferred_zone)
2433 {
2434         struct zoneref *z;
2435         struct zone *zone;
2436
2437         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2438                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2439 }
2440
2441 static inline int
2442 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2443 {
2444         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2445         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2446
2447         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2448         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2449
2450         /*
2451          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2452          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2453          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2454          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2455          */
2456         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2457
2458         if (atomic) {
2459                 /*
2460                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2461                  * if it can't schedule.
2462                  */
2463                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2464                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2465                 /*
2466                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2467                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2468                  */
2469                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2470         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2471                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2472
2473         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2474                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2475                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2476                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2477                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2478                 else if (!in_interrupt() &&
2479                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2480                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2481                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2482         }
2483 #ifdef CONFIG_CMA
2484         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2485                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2486 #endif
2487         return alloc_flags;
2488 }
2489
2490 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2491 {
2492         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2493 }
2494
2495 static inline struct page *
2496 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2497         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2498         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2499         int migratetype)
2500 {
2501         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2502         struct page *page = NULL;
2503         int alloc_flags;
2504         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2505         unsigned long did_some_progress;
2506         bool sync_migration = false;
2507         bool deferred_compaction = false;
2508         bool contended_compaction = false;
2509
2510         /*
2511          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2512          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2513          * be using allocators in order of preference for an area that is
2514          * too large.
2515          */
2516         if (order >= MAX_ORDER) {
2517                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2518                 return NULL;
2519         }
2520
2521         /*
2522          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2523          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2524          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2525          * using a larger set of nodes after it has established that the
2526          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2527          * over allocated.
2528          */
2529         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2530             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2531                 goto nopage;
2532
2533 restart:
2534         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2535                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx, preferred_zone);
2536
2537         /*
2538          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2539          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2540          * to how we want to proceed.
2541          */
2542         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2543
2544         /*
2545          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2546          * cpusets.
2547          */
2548         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2549                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2550                                         &preferred_zone);
2551
2552 rebalance:
2553         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2554         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2555                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2556                         preferred_zone, migratetype);
2557         if (page)
2558                 goto got_pg;
2559
2560         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2561         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2562                 /*
2563                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2564                  * the allocation is high priority and these type of
2565                  * allocations are system rather than user orientated
2566                  */
2567                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2568
2569                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2570                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2571                                 preferred_zone, migratetype);
2572                 if (page) {
2573                         goto got_pg;
2574                 }
2575         }
2576
2577         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2578         if (!wait) {
2579                 /*
2580                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2581                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2582                  * type of allocation to fail.
2583                  */
2584                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2585                 goto nopage;
2586         }
2587
2588         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2589         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2590                 goto nopage;
2591
2592         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2593         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2594                 goto nopage;
2595
2596         /*
2597          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2598          * attempts after direct reclaim are synchronous
2599          */
2600         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2601                                         zonelist, high_zoneidx,
2602                                         nodemask,
2603                                         alloc_flags, preferred_zone,
2604                                         migratetype, sync_migration,
2605                                         &contended_compaction,
2606                                         &deferred_compaction,
2607                                         &did_some_progress);
2608         if (page)
2609                 goto got_pg;
2610         sync_migration = true;
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,
2686                                         zonelist, high_zoneidx,
2687                                         nodemask,
2688                                         alloc_flags, preferred_zone,
2689                                         migratetype, sync_migration,
2690                                         &contended_compaction,
2691                                         &deferred_compaction,
2692                                         &did_some_progress);
2693                 if (page)
2694                         goto got_pg;
2695         }
2696
2697 nopage:
2698         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2699         return page;
2700 got_pg:
2701         if (kmemcheck_enabled)
2702                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2703
2704         return page;
2705 }
2706
2707 /*
2708  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2709  */
2710 struct page *
2711 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2712                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2713 {
2714         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2715         struct zone *preferred_zone;
2716         struct page *page = NULL;
2717         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2718         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2719         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2720         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2721
2722         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2723
2724         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2725
2726         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2727
2728         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2729                 return NULL;
2730
2731         /*
2732          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2733          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2734          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2735          */
2736         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2737                 return NULL;
2738
2739         /*
2740          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2741          * verified in the (always inline) callee
2742          */
2743         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2744                 return NULL;
2745
2746 retry_cpuset:
2747         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2748
2749         /* The preferred zone is used for statistics later */
2750         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2751                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2752                                 &preferred_zone);
2753         if (!preferred_zone)
2754                 goto out;
2755
2756 #ifdef CONFIG_CMA
2757         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2758                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2759 #endif
2760 retry:
2761         /* First allocation attempt */
2762         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2763                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2764                         preferred_zone, migratetype);
2765         if (unlikely(!page)) {
2766                 /*
2767                  * The first pass makes sure allocations are spread
2768                  * fairly within the local node.  However, the local
2769                  * node might have free pages left after the fairness
2770                  * batches are exhausted, and remote zones haven't
2771                  * even been considered yet.  Try once more without
2772                  * fairness, and include remote zones now, before
2773                  * entering the slowpath and waking kswapd: prefer
2774                  * spilling to a remote zone over swapping locally.
2775                  */
2776                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2777                         reset_alloc_batches(zonelist, high_zoneidx,
2778                                             preferred_zone);
2779                         alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2780                         goto retry;
2781                 }
2782                 /*
2783                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2784                  * can deadlock because I/O on the device might not
2785                  * complete.
2786                  */
2787                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2788                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2789                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2790                                 preferred_zone, migratetype);
2791         }
2792
2793         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2794
2795 out:
2796         /*
2797          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2798          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2799          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2800          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2801          */
2802         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2803                 goto retry_cpuset;
2804
2805         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2806
2807         return page;
2808 }
2809 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2810
2811 /*
2812  * Common helper functions.
2813  */
2814 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2815 {
2816         struct page *page;
2817
2818         /*
2819          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2820          * a highmem page
2821          */
2822         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2823
2824         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2825         if (!page)
2826                 return 0;
2827         return (unsigned long) page_address(page);
2828 }
2829 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2830
2831 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2832 {
2833         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2834 }
2835 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2836
2837 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2838 {
2839         if (put_page_testzero(page)) {
2840                 if (order == 0)
2841                         free_hot_cold_page(page, 0);
2842                 else
2843                         __free_pages_ok(page, order);
2844         }
2845 }
2846
2847 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2848
2849 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2850 {
2851         if (addr != 0) {
2852                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2853                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2854         }
2855 }
2856
2857 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2858
2859 /*
2860  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2861  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2862  *
2863  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2864  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2865  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2866  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2867  *
2868  * The caller knows better which flags it relies on.
2869  */
2870 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2871 {
2872         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2873         __free_pages(page, order);
2874 }
2875
2876 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2877 {
2878         if (addr != 0) {
2879                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2880                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2881         }
2882 }
2883
2884 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2885 {
2886         if (addr) {
2887                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2888                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2889
2890                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2891                 while (used < alloc_end) {
2892                         free_page(used);
2893                         used += PAGE_SIZE;
2894                 }
2895         }
2896         return (void *)addr;
2897 }
2898
2899 /**
2900  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2901  * @size: the number of bytes to allocate
2902  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2903  *
2904  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2905  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2906  * allocate memory in power-of-two pages.
2907  *
2908  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2909  *
2910  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2911  */
2912 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2913 {
2914         unsigned int order = get_order(size);
2915         unsigned long addr;
2916
2917         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2918         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2919 }
2920 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2921
2922 /**
2923  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2924  *                         pages on a node.
2925  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2926  * @size: the number of bytes to allocate
2927  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2928  *
2929  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2930  * back.
2931  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2932  * but is not exact.
2933  */
2934 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2935 {
2936         unsigned order = get_order(size);
2937         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2938         if (!p)
2939                 return NULL;
2940         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2941 }
2942 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2943
2944 /**
2945  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2946  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2947  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2948  *
2949  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2950  */
2951 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2952 {
2953         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2954         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2955
2956         while (addr < end) {
2957                 free_page(addr);
2958                 addr += PAGE_SIZE;
2959         }
2960 }
2961 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2962
2963 /**
2964  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2965  * @offset: The zone index of the highest zone
2966  *
2967  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2968  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2969  * zone, the number of pages is calculated as:
2970  *     managed_pages - high_pages
2971  */
2972 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2973 {
2974         struct zoneref *z;
2975         struct zone *zone;
2976
2977         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2978         unsigned long sum = 0;
2979
2980         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2981
2982         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2983                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2984                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2985                 if (size > high)
2986                         sum += size - high;
2987         }
2988
2989         return sum;
2990 }
2991
2992 /**
2993  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2994  *
2995  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2996  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2997  */
2998 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2999 {
3000         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3001 }
3002 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3003
3004 /**
3005  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3006  *
3007  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3008  * high watermark within all zones.
3009  */
3010 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3011 {
3012         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3013 }
3014
3015 static inline void show_node(struct zone *zone)
3016 {
3017         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3018                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3019 }
3020
3021 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3022 {
3023         val->totalram = totalram_pages;
3024         val->sharedram = 0;
3025         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3026         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3027         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3028         val->freehigh = nr_free_highpages();
3029         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3030 }
3031
3032 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3033
3034 #ifdef CONFIG_NUMA
3035 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3036 {
3037         int zone_type;          /* needs to be signed */
3038         unsigned long managed_pages = 0;
3039         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3040
3041         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3042                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3043         val->totalram = managed_pages;
3044         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3045 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3046         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3047         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3048                         NR_FREE_PAGES);
3049 #else
3050         val->totalhigh = 0;
3051         val->freehigh = 0;
3052 #endif
3053         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3054 }
3055 #endif
3056
3057 /*
3058  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3059  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3060  */
3061 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3062 {
3063         bool ret = false;
3064         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3065
3066         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3067                 goto out;
3068
3069         do {
3070                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3071                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3072         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3073 out:
3074         return ret;
3075 }
3076
3077 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3078
3079 static void show_migration_types(unsigned char type)
3080 {
3081         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3082                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3083                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3084                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3085                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3086 #ifdef CONFIG_CMA
3087                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3088 #endif
3089 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3090                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3091 #endif
3092         };
3093         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3094         char *p = tmp;
3095         int i;
3096
3097         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3098                 if (type & (1 << i))
3099                         *p++ = types[i];
3100         }
3101
3102         *p = '\0';
3103         printk("(%s) ", tmp);
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3108  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3109  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3110  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3111  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3112  */
3113 void show_free_areas(unsigned int filter)
3114 {
3115         int cpu;
3116         struct zone *zone;
3117
3118         for_each_populated_zone(zone) {
3119                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3120                         continue;
3121                 show_node(zone);
3122                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3123
3124                 for_each_online_cpu(cpu) {
3125                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3126
3127                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3128
3129                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3130                                cpu, pageset->pcp.high,
3131                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3132                 }
3133         }
3134
3135         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3136                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3137                 " unevictable:%lu"
3138                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3139                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3140                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3141                 " free_cma:%lu\n",
3142                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3143                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3144                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3145                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3146                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3147                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3148                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3149                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3150                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3151                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3152                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3153                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3154                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3155                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3156                 global_page_state(NR_SHMEM),
3157                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3158                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3159                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3160
3161         for_each_populated_zone(zone) {
3162                 int i;
3163
3164                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3165                         continue;
3166                 show_node(zone);
3167                 printk("%s"
3168                         " free:%lukB"
3169                         " min:%lukB"
3170                         " low:%lukB"
3171                         " high:%lukB"
3172                         " active_anon:%lukB"
3173                         " inactive_anon:%lukB"
3174                         " active_file:%lukB"
3175                         " inactive_file:%lukB"
3176                         " unevictable:%lukB"
3177                         " isolated(anon):%lukB"
3178                         " isolated(file):%lukB"
3179                         " present:%lukB"
3180                         " managed:%lukB"
3181                         " mlocked:%lukB"
3182                         " dirty:%lukB"
3183                         " writeback:%lukB"
3184                         " mapped:%lukB"
3185                         " shmem:%lukB"
3186                         " slab_reclaimable:%lukB"
3187                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3188                         " kernel_stack:%lukB"
3189                         " pagetables:%lukB"
3190                         " unstable:%lukB"
3191                         " bounce:%lukB"
3192                         " free_cma:%lukB"
3193                         " writeback_tmp:%lukB"
3194                         " pages_scanned:%lu"
3195                         " all_unreclaimable? %s"
3196                         "\n",
3197                         zone->name,
3198                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3199                         K(min_wmark_pages(zone)),
3200                         K(low_wmark_pages(zone)),
3201                         K(high_wmark_pages(zone)),
3202                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3203                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3204                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3205                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3206                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3207                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3208                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3209                         K(zone->present_pages),
3210                         K(zone->managed_pages),
3211                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3212                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3213                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3214                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3215                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3216                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3217                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3218                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3219                                 THREAD_SIZE / 1024,
3220                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3221                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3222                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3223                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3224                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3225                         zone->pages_scanned,
3226                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3227                         );
3228                 printk("lowmem_reserve[]:");
3229                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3230                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3231                 printk("\n");
3232         }
3233
3234         for_each_populated_zone(zone) {
3235                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3236                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3237
3238                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3239                         continue;
3240                 show_node(zone);
3241                 printk("%s: ", zone->name);
3242
3243                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3244                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3245                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3246                         int type;
3247
3248                         nr[order] = area->nr_free;
3249                         total += nr[order] << order;
3250
3251                         types[order] = 0;
3252                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3253                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3254                                         types[order] |= 1 << type;
3255                         }
3256                 }
3257                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3258                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3259                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3260                         if (nr[order])
3261                                 show_migration_types(types[order]);
3262                 }
3263                 printk("= %lukB\n", K(total));
3264         }
3265
3266         hugetlb_show_meminfo();
3267
3268         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3269
3270         show_swap_cache_info();
3271 }
3272
3273 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3274 {
3275         zoneref->zone = zone;
3276         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3277 }
3278
3279 /*
3280  * Builds allocation fallback zone lists.
3281  *
3282  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3283  */
3284 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3285                                 int nr_zones)
3286 {
3287         struct zone *zone;
3288         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3289
3290         do {
3291                 zone_type--;
3292                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3293                 if (populated_zone(zone)) {
3294                         zoneref_set_zone(zone,
3295                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3296                         check_highest_zone(zone_type);
3297                 }
3298         } while (zone_type);
3299
3300         return nr_zones;
3301 }
3302
3303
3304 /*
3305  *  zonelist_order:
3306  *  0 = automatic detection of better ordering.
3307  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3308  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3309  *
3310  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3311  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3312  */
3313 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3314 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3315 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3316
3317 /* zonelist order in the kernel.
3318  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3319  */
3320 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3321 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3322
3323
3324 #ifdef CONFIG_NUMA
3325 /* The value user specified ....changed by config */
3326 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3327 /* string for sysctl */
3328 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3329 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3330
3331 /*
3332  * interface for configure zonelist ordering.
3333  * command line option "numa_zonelist_order"
3334  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3335  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3336  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3337  */
3338
3339 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3340 {
3341         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3342                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3343         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3344                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3345         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3346                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3347         } else {
3348                 printk(KERN_WARNING
3349                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3350                         "%s\n", s);
3351                 return -EINVAL;
3352         }
3353         return 0;
3354 }
3355
3356 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3357 {
3358         int ret;
3359
3360         if (!s)
3361                 return 0;
3362
3363         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3364         if (ret == 0)
3365                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3366
3367         return ret;
3368 }
3369 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3370
3371 /*
3372  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3373  */
3374 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3375                 void __user *buffer, size_t *length,
3376                 loff_t *ppos)
3377 {
3378         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3379         int ret;
3380         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3381
3382         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3383         if (write) {
3384                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3385                         ret = -EINVAL;
3386                         goto out;
3387                 }
3388                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3389         }
3390         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3391         if (ret)
3392                 goto out;
3393         if (write) {
3394                 int oldval = user_zonelist_order;
3395
3396                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3397                 if (ret) {
3398                         /*
3399                          * bogus value.  restore saved string
3400                          */
3401                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3402                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3403                         user_zonelist_order = oldval;
3404                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3405                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3406                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3407                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3408                 }
3409         }
3410 out:
3411         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3412         return ret;
3413 }
3414
3415
3416 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3417 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3418
3419 /**
3420  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3421  * @node: node whose fallback list we're appending
3422  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3423  *
3424  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3425  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3426  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3427  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3428  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3429  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3430  * on them otherwise.
3431  * It returns -1 if no node is found.
3432  */
3433 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3434 {
3435         int n, val;
3436         int min_val = INT_MAX;
3437         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3438         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3439
3440         /* Use the local node if we haven't already */
3441         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3442                 node_set(node, *used_node_mask);
3443                 return node;
3444         }
3445
3446         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3447
3448                 /* Don't want a node to appear more than once */
3449                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3450                         continue;
3451
3452                 /* Use the distance array to find the distance */
3453                 val = node_distance(node, n);
3454
3455                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3456                 val += (n < node);
3457
3458                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3459                 tmp = cpumask_of_node(n);
3460                 if (!cpumask_empty(tmp))
3461                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3462
3463                 /* Slight preference for less loaded node */
3464                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3465                 val += node_load[n];
3466
3467                 if (val < min_val) {
3468                         min_val = val;
3469                         best_node = n;
3470                 }
3471         }
3472
3473         if (best_node >= 0)
3474                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3475
3476         return best_node;
3477 }
3478
3479
3480 /*
3481  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3482  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3483  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3484  */
3485 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3486 {
3487         int j;
3488         struct zonelist *zonelist;
3489
3490         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3491         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3492                 ;
3493         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3494         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3495         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3496 }
3497
3498 /*
3499  * Build gfp_thisnode zonelists
3500  */
3501 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3502 {
3503         int j;
3504         struct zonelist *zonelist;
3505
3506         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3507         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3508         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3509         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3510 }
3511
3512 /*
3513  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3514  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3515  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3516  * may still exist in local DMA zone.
3517  */
3518 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3519
3520 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3521 {
3522         int pos, j, node;
3523         int zone_type;          /* needs to be signed */
3524         struct zone *z;
3525         struct zonelist *zonelist;
3526
3527         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3528         pos = 0;
3529         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3530                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3531                         node = node_order[j];
3532                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3533                         if (populated_zone(z)) {
3534                                 zoneref_set_zone(z,
3535                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3536                                 check_highest_zone(zone_type);
3537                         }
3538                 }
3539         }
3540         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3541         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3542 }
3543
3544 static int default_zonelist_order(void)
3545 {
3546         int nid, zone_type;
3547         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3548         struct zone *z;
3549         int average_size;
3550         /*
3551          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3552          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3553          * into OOM very easily.
3554          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3555          */
3556         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3557         low_kmem_size = 0;
3558         total_size = 0;
3559         for_each_online_node(nid) {
3560                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3561                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3562                         if (populated_zone(z)) {
3563                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3564                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3565                                 total_size += z->managed_pages;
3566                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3567                                 /*
3568                                  * If any node has only lowmem, then node order
3569                                  * is preferred to allow kernel allocations
3570                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3571                                  * on other nodes when there is an abundance of
3572                                  * lowmem available to allocate from.
3573                                  */
3574                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3575                         }
3576                 }
3577         }
3578         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3579             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3580                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3581         /*
3582          * look into each node's config.
3583          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3584          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3585          */
3586         average_size = total_size /
3587                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3588         for_each_online_node(nid) {
3589                 low_kmem_size = 0;
3590                 total_size = 0;
3591                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3592                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3593                         if (populated_zone(z)) {
3594                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3595                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3596                                 total_size += z->present_pages;
3597                         }
3598                 }
3599                 if (low_kmem_size &&
3600                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3601                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3602                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3603         }
3604         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3605 }
3606
3607 static void set_zonelist_order(void)
3608 {
3609         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3610                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3611         else
3612                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3613 }
3614
3615 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3616 {
3617         int j, node, load;
3618         enum zone_type i;
3619         nodemask_t used_mask;
3620         int local_node, prev_node;
3621         struct zonelist *zonelist;
3622         int order = current_zonelist_order;
3623
3624         /* initialize zonelists */
3625         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3626                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3627                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3628                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3629         }
3630
3631         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3632         local_node = pgdat->node_id;
3633         load = nr_online_nodes;
3634         prev_node = local_node;
3635         nodes_clear(used_mask);
3636
3637         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3638         j = 0;
3639
3640         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3641                 /*
3642                  * We don't want to pressure a particular node.
3643                  * So adding penalty to the first node in same
3644                  * distance group to make it round-robin.
3645                  */
3646                 if (node_distance(local_node, node) !=
3647                     node_distance(local_node, prev_node))
3648                         node_load[node] = load;
3649
3650                 prev_node = node;
3651                 load--;
3652                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3653                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3654                 else
3655                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3656         }
3657
3658         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3659                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3660                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3661         }
3662
3663         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3664 }
3665
3666 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3667 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3668 {
3669         struct zonelist *zonelist;
3670         struct zonelist_cache *zlc;
3671         struct zoneref *z;
3672
3673         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3674         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3675         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3676         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3677                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3678 }
3679
3680 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3681 /*
3682  * Return node id of node used for "local" allocations.
3683  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3684  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3685  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3686  */
3687 int local_memory_node(int node)
3688 {
3689         struct zone *zone;
3690
3691         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3692                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3693                                    NULL,
3694                                    &zone);
3695         return zone->node;
3696 }
3697 #endif
3698
3699 #else   /* CONFIG_NUMA */
3700
3701 static void set_zonelist_order(void)
3702 {
3703         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3704 }
3705
3706 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3707 {
3708         int node, local_node;
3709         enum zone_type j;
3710         struct zonelist *zonelist;
3711
3712         local_node = pgdat->node_id;
3713
3714         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3715         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3716
3717         /*
3718          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3719          * of all the other nodes.
3720          * We don't want to pressure a particular node, so when
3721          * building the zones for node N, we make sure that the
3722          * zones coming right after the local ones are those from
3723          * node N+1 (modulo N)
3724          */
3725         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3726                 if (!node_online(node))
3727                         continue;
3728                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3729         }
3730         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3731                 if (!node_online(node))
3732                         continue;
3733                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3734         }
3735
3736         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3737         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3738 }
3739
3740 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3741 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3742 {
3743         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3744 }
3745
3746 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3747
3748 /*
3749  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3750  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3751  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3752  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3753  * with interrupts disabled.
3754  *
3755  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3756  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3757  * hotplugged processors.
3758  *
3759  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3760  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3761  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3762  */
3763 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3764 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3765 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3766
3767 /*
3768  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3769  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3770  */
3771 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3772
3773 /* return values int ....just for stop_machine() */
3774 static int __build_all_zonelists(void *data)
3775 {
3776         int nid;
3777         int cpu;
3778         pg_data_t *self = data;
3779
3780 #ifdef CONFIG_NUMA
3781         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3782 #endif
3783
3784         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3785                 build_zonelists(self);
3786                 build_zonelist_cache(self);
3787         }
3788
3789         for_each_online_node(nid) {
3790                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3791
3792                 build_zonelists(pgdat);
3793                 build_zonelist_cache(pgdat);
3794         }
3795
3796         /*
3797          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3798          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3799          * each zone will be allocated later when the per cpu
3800          * allocator is available.
3801          *
3802          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3803          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3804          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3805          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3806          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3807          * (a chicken-egg dilemma).
3808          */
3809         for_each_possible_cpu(cpu) {
3810                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3811
3812 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3813                 /*
3814                  * We now know the "local memory node" for each node--
3815                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3816                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3817                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3818                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3819                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3820                  */
3821                 if (cpu_online(cpu))
3822                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3823 #endif
3824         }
3825
3826         return 0;
3827 }
3828
3829 /*
3830  * Called with zonelists_mutex held always
3831  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3832  */
3833 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3834 {
3835         set_zonelist_order();
3836
3837         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3838                 __build_all_zonelists(NULL);
3839                 mminit_verify_zonelist();
3840                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3841         } else {
3842 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3843                 if (zone)
3844                         setup_zone_pageset(zone);
3845 #endif
3846                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3847                    of zonelist */
3848                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3849                 /* cpuset refresh routine should be here */
3850         }
3851         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3852         /*
3853          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3854          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3855          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3856          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3857          * disabled and enable it later
3858          */
3859         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3860                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3861         else
3862                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3863
3864         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3865                 "Total pages: %ld\n",
3866                         nr_online_nodes,
3867                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3868                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3869                         vm_total_pages);
3870 #ifdef CONFIG_NUMA
3871         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3872 #endif
3873 }
3874
3875 /*
3876  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3877  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3878  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3879  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3880  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3881  * conservative, even though it seems large.
3882  *
3883  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3884  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3885  */
3886 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3887
3888 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3889 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3890 {
3891         unsigned long size = 1;
3892
3893         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3894
3895         while (size < pages)
3896                 size <<= 1;
3897
3898         /*
3899          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3900          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3901          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3902          */
3903         size = min(size, 4096UL);
3904
3905         return max(size, 4UL);
3906 }
3907 #else
3908 /*
3909  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3910  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3911  *
3912  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3913  *
3914  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3915  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3916  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3917  *
3918  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3919  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3920  *
3921  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3922  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3923  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3924  */
3925 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3926 {
3927         return 4096UL;
3928 }
3929 #endif
3930
3931 /*
3932  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3933  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3934  * hash function before the remainder is taken.
3935  */
3936 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3937 {
3938         return ffz(~size);
3939 }
3940
3941 /*
3942  * Check if a pageblock contains reserved pages
3943  */
3944 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3945 {
3946         unsigned long pfn;
3947
3948         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3949                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3950                         return 1;
3951         }
3952         return 0;
3953 }
3954
3955 /*
3956  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3957  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3958  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3959  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3960  * blocks as reclaim kicks in
3961  */
3962 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3963 {
3964         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3965         struct page *page;
3966         unsigned long block_migratetype;
3967         int reserve;
3968         int old_reserve;
3969
3970         /*
3971          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3972          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3973          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3974          * the block.
3975          */
3976         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3977         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3978         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3979         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3980                                                         pageblock_order;
3981
3982         /*
3983          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3984          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3985          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3986          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3987          * future allocation of hugepages at runtime.
3988          */
3989         reserve = min(2, reserve);
3990         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3991
3992         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3993         if (reserve == old_reserve)
3994                 return;
3995         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3996
3997         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3998                 if (!pfn_valid(pfn))
3999                         continue;
4000                 page = pfn_to_page(pfn);
4001
4002                 /* Watch out for overlapping nodes */
4003                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4004                         continue;
4005
4006                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4007
4008                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4009                 if (reserve > 0) {
4010                         /*
4011                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4012                          * them.
4013                          */
4014                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4015                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4016                                 continue;
4017
4018                         /* If this block is reserved, account for it */
4019                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4020                                 reserve--;
4021                                 continue;
4022                         }
4023
4024                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4025                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4026                                 set_pageblock_migratetype(page,
4027                                                         MIGRATE_RESERVE);
4028                                 move_freepages_block(zone, page,
4029                                                         MIGRATE_RESERVE);
4030                                 reserve--;
4031                                 continue;
4032                         }
4033                 } else if (!old_reserve) {
4034                         /*
4035                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4036                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4037                          */
4038                         break;
4039                 }
4040
4041                 /*
4042                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4043                  * take it back
4044                  */
4045                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4046                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4047                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4048                 }
4049         }
4050 }
4051
4052 /*
4053  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4054  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4055  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4056  */
4057 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4058                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4059 {
4060         struct page *page;
4061         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4062         unsigned long pfn;
4063         struct zone *z;
4064
4065         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4066                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4067
4068         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4069         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4070                 /*
4071                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4072                  * handed to this function.  They do not
4073                  * exist on hotplugged memory.
4074                  */
4075                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4076                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4077                                 continue;
4078                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4079                                 continue;
4080                 }
4081                 page = pfn_to_page(pfn);
4082                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4083                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4084                 init_page_count(page);
4085                 page_mapcount_reset(page);
4086                 page_cpupid_reset_last(page);
4087                 SetPageReserved(page);
4088                 /*
4089                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4090                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4091                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4092                  * the address space during boot when many long-lived
4093                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4094                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4095                  * setup_zone_migrate_reserve()
4096                  *
4097                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4098                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4099                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4100                  * pfn out of zone.
4101                  */
4102                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4103                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4104                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4105                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4106
4107                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4108 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4109                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4110                 if (!is_highmem_idx(zone))
4111                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4112 #endif
4113         }
4114 }
4115
4116 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4117 {
4118         int order, t;
4119         for_each_migratetype_order(order, t) {
4120                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4121                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4122         }
4123 }
4124
4125 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4126 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4127         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4128 #endif
4129
4130 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4131 {
4132 #ifdef CONFIG_MMU
4133         int batch;
4134
4135         /*
4136          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4137          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4138          *
4139          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4140          */
4141         batch = zone->managed_pages / 1024;
4142         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4143                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4144         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4145         if (batch < 1)
4146                 batch = 1;
4147
4148         /*
4149          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4150          * of 2 value was found to be more likely to have
4151          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4152          *
4153          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4154          * batches of pages, one task can end up with a lot
4155          * of pages of one half of the possible page colors
4156          * and the other with pages of the other colors.
4157          */
4158         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4159
4160         return batch;
4161
4162 #else
4163         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4164          * conditions.
4165          *
4166          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4167          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4168          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4169          *
4170          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4171          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4172          * can be a significant delay between the individual batches being
4173          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4174          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4175          */
4176         return 0;
4177 #endif
4178 }
4179
4180 /*
4181  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4182  * ->batch must never be higher then ->high.
4183  * The following function updates them in a safe manner without read side
4184  * locking.
4185  *
4186  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4187  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4188  *
4189  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4190  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4191  * exist).
4192  */
4193 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4194                 unsigned long batch)
4195 {
4196        /* start with a fail safe value for batch */
4197         pcp->batch = 1;
4198         smp_wmb();
4199
4200        /* Update high, then batch, in order */
4201         pcp->high = high;
4202         smp_wmb();
4203
4204         pcp->batch = batch;
4205 }
4206
4207 /* a companion to pageset_set_high() */
4208 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4209 {
4210         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4211 }
4212
4213 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4214 {
4215         struct per_cpu_pages *pcp;
4216         int migratetype;
4217
4218         memset(p, 0, sizeof(*p));
4219
4220         pcp = &p->pcp;
4221         pcp->count = 0;
4222         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4223                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4224 }
4225
4226 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4227 {
4228         pageset_init(p);
4229         pageset_set_batch(p, batch);
4230 }
4231
4232 /*
4233  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4234  * to the value high for the pageset p.
4235  */
4236 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4237                                 unsigned long high)
4238 {
4239         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4240         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4241                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4242
4243         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4244 }
4245
4246 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4247                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4248 {
4249         if (percpu_pagelist_fraction)
4250                 pageset_set_high(pcp,
4251                         (zone->managed_pages /
4252                                 percpu_pagelist_fraction));
4253         else
4254                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4255 }
4256
4257 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4258 {
4259         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4260
4261         pageset_init(pcp);
4262         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4263 }
4264
4265 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4266 {
4267         int cpu;
4268         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4269         for_each_possible_cpu(cpu)
4270                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4271 }
4272
4273 /*
4274  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4275  * Before this call only boot pagesets were available.
4276  */
4277 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4278 {
4279         struct zone *zone;
4280
4281         for_each_populated_zone(zone)
4282                 setup_zone_pageset(zone);
4283 }
4284
4285 static noinline __init_refok
4286 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4287 {
4288         int i;
4289         size_t alloc_size;
4290
4291         /*
4292          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4293          * per zone.
4294          */
4295         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4296                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4297         zone->wait_table_bits =
4298                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4299         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4300                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4301
4302         if (!slab_is_available()) {
4303                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4304                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4305                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4306         } else {
4307                 /*
4308                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4309                  * via memory hot-add.
4310                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4311                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4312                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4313                  * node itself as well.
4314                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4315                  * necessary.
4316                  */
4317                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4318         }
4319         if (!zone->wait_table)
4320                 return -ENOMEM;
4321
4322         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4323                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4324
4325         return 0;
4326 }
4327
4328 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4329 {
4330         /*
4331          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4332          * relies on the ability of the linker to provide the
4333          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4334          */
4335         zone->pageset = &boot_pageset;
4336
4337         if (populated_zone(zone))
4338                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4339                         zone->name, zone->present_pages,
4340                                          zone_batchsize(zone));
4341 }
4342
4343 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4344                                         unsigned long zone_start_pfn,
4345                                         unsigned long size,
4346                                         enum memmap_context context)
4347 {
4348         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4349         int ret;
4350         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4351         if (ret)
4352                 return ret;
4353         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4354
4355         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4356
4357         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4358                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4359                         pgdat->node_id,
4360                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4361                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4362
4363         zone_init_free_lists(zone);
4364
4365         return 0;
4366 }
4367
4368 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4369 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4370 /*
4371  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4372  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4373  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4374  * alternative
4375  */
4376 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4377 {
4378         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4379         int nid;
4380         /*
4381          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4382          * when the kernel is running single-threaded.
4383          */
4384         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4385         static int __meminitdata last_nid;
4386
4387         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4388                 return last_nid;
4389
4390         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4391         if (nid != -1) {
4392                 last_start_pfn = start_pfn;
4393                 last_end_pfn = end_pfn;
4394                 last_nid = nid;
4395         }
4396
4397         return nid;
4398 }
4399 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4400
4401 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4402 {
4403         int nid;
4404
4405         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4406         if (nid >= 0)
4407                 return nid;
4408         /* just returns 0 */
4409         return 0;
4410 }
4411
4412 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4413 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4414 {
4415         int nid;
4416
4417         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4418         if (nid >= 0 && nid != node)
4419                 return false;
4420         return true;
4421 }
4422 #endif
4423
4424 /**
4425  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4426  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4427  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4428  *
4429  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4430  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4431  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4432  * manually.
4433  */
4434 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4435 {
4436         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4437         int i, this_nid;
4438
4439         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4440                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4441                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4442
4443                 if (start_pfn < end_pfn)
4444                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4445                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4446                                         this_nid);
4447         }
4448 }
4449
4450 /**
4451  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4452  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4453  *
4454  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4455  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4456  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4457  */
4458 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4459 {
4460         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4461         int i, this_nid;
4462
4463         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4464                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4465 }
4466
4467 /**
4468  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4469  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4470  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4471  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4472  *
4473  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4474  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4475  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4476  * PFNs will be 0.
4477  */
4478 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4479                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4480 {
4481         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4482         int i;
4483
4484         *start_pfn = -1UL;
4485         *end_pfn = 0;
4486
4487         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4488                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4489                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4490         }
4491
4492         if (*start_pfn == -1UL)
4493                 *start_pfn = 0;
4494 }
4495
4496 /*
4497  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4498  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4499  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4500  */
4501 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4502 {
4503         int zone_index;
4504         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4505                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4506                         continue;
4507
4508                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4509                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4510                         break;
4511         }
4512
4513         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4514         movable_zone = zone_index;
4515 }
4516
4517 /*
4518  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4519  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4520  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4521  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4522  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4523  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4524  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4525  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4526  */
4527 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4528                                         unsigned long zone_type,
4529                                         unsigned long node_start_pfn,
4530                                         unsigned long node_end_pfn,
4531                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4532                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4533 {
4534         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4535         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4536                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4537                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4538                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4539                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4540                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4541
4542                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4543                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4544                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4545                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4546
4547                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4548                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4549                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4550         }
4551 }
4552
4553 /*
4554  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4555  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4556  */
4557 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4558                                         unsigned long zone_type,
4559                                         unsigned long node_start_pfn,
4560                                         unsigned long node_end_pfn,
4561                                         unsigned long *ignored)
4562 {
4563         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4564
4565         /* Get the start and end of the zone */
4566         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4567         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4568         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4569                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4570                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4571
4572         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4573         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4574                 return 0;
4575
4576         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4577         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4578         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4579
4580         /* Return the spanned pages */
4581         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4582 }
4583
4584 /*
4585  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4586  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4587  */
4588 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4589                                 unsigned long range_start_pfn,
4590                                 unsigned long range_end_pfn)
4591 {
4592         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4593         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4594         int i;
4595
4596         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4597                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4598                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4599                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4600         }
4601         return nr_absent;
4602 }
4603
4604 /**
4605  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4606  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4607  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4608  *
4609  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4610  */
4611 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4612                                                         unsigned long end_pfn)
4613 {
4614         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4615 }
4616
4617 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4618 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4619                                         unsigned long zone_type,
4620                                         unsigned long node_start_pfn,
4621                                         unsigned long node_end_pfn,
4622                                         unsigned long *ignored)
4623 {
4624         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4625         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4626         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4627
4628         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4629         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4630
4631         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4632                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4633                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4634         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4635 }
4636
4637 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4638 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4639                                         unsigned long zone_type,
4640                                         unsigned long node_start_pfn,
4641                                         unsigned long node_end_pfn,
4642                                         unsigned long *zones_size)
4643 {
4644         return zones_size[zone_type];
4645 }
4646
4647 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4648                                                 unsigned long zone_type,
4649                                                 unsigned long node_start_pfn,
4650                                                 unsigned long node_end_pfn,
4651                                                 unsigned long *zholes_size)
4652 {
4653         if (!zholes_size)
4654                 return 0;
4655
4656         return zholes_size[zone_type];
4657 }
4658
4659 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4660
4661 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4662                                                 unsigned long node_start_pfn,
4663                                                 unsigned long node_end_pfn,
4664                                                 unsigned long *zones_size,
4665                                                 unsigned long *zholes_size)
4666 {
4667         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4668         enum zone_type i;
4669
4670         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4671                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4672                                                          node_start_pfn,
4673                                                          node_end_pfn,
4674                                                          zones_size);
4675         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4676
4677         realtotalpages = totalpages;
4678         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4679                 realtotalpages -=
4680                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4681                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4682                                                   zholes_size);
4683         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4684         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4685                                                         realtotalpages);
4686 }
4687
4688 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4689 /*
4690  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4691  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4692  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4693  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4694  * bytes.
4695  */
4696 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4697 {
4698         unsigned long usemapsize;
4699
4700         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4701         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4702         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4703         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4704         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4705
4706         return usemapsize / 8;
4707 }
4708
4709 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4710                                 struct zone *zone,
4711                                 unsigned long zone_start_pfn,
4712                                 unsigned long zonesize)
4713 {
4714         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4715         zone->pageblock_flags = NULL;
4716         if (usemapsize)
4717                 zone->pageblock_flags =
4718                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4719                                                          pgdat->node_id);
4720 }
4721 #else
4722 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4723                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4724 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4725
4726 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4727
4728 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4729 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4730 {
4731         unsigned int order;
4732
4733         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4734         if (pageblock_order)
4735                 return;
4736
4737         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4738                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4739         else
4740                 order = MAX_ORDER - 1;
4741
4742         /*
4743          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4744          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4745          * powerpc.
4746          */
4747         pageblock_order = order;
4748 }
4749 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4750
4751 /*
4752  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4753  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4754  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4755  * the kernel config
4756  */
4757 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4758 {
4759 }
4760
4761 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4762
4763 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4764                                                    unsigned long present_pages)
4765 {
4766         unsigned long pages = spanned_pages;
4767
4768         /*
4769          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4770          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4771          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4772          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4773          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4774          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4775          */
4776         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4777             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4778                 pages = present_pages;
4779
4780         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4781 }
4782
4783 /*
4784  * Set up the zone data structures:
4785  *   - mark all pages reserved
4786  *   - mark all memory queues empty
4787  *   - clear the memory bitmaps
4788  *
4789  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4790  */
4791 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4792                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4793                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4794 {
4795         enum zone_type j;
4796         int nid = pgdat->node_id;
4797         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4798         int ret;
4799
4800         pgdat_resize_init(pgdat);
4801 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4802         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4803         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4804         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4805 #endif
4806         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4807         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4808         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4809
4810         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4811                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4812                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4813
4814                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4815                                                   node_end_pfn, zones_size);
4816                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4817                                                                 node_start_pfn,
4818                                                                 node_end_pfn,
4819                                                                 zholes_size);
4820
4821                 /*
4822                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4823                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4824                  * and per-cpu initialisations
4825                  */
4826                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4827                 if (freesize >= memmap_pages) {
4828                         freesize -= memmap_pages;
4829                         if (memmap_pages)
4830                                 printk(KERN_DEBUG
4831                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4832                                        zone_names[j], memmap_pages);
4833                 } else
4834                         printk(KERN_WARNING
4835                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4836                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4837
4838                 /* Account for reserved pages */
4839                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4840                         freesize -= dma_reserve;
4841                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4842                                         zone_names[0], dma_reserve);
4843                 }
4844
4845                 if (!is_highmem_idx(j))
4846                         nr_kernel_pages += freesize;
4847                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4848                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4849                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4850                 nr_all_pages += freesize;
4851
4852                 zone->spanned_pages = size;
4853                 zone->present_pages = realsize;
4854                 /*
4855                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4856                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4857                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4858                  */
4859                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4860 #ifdef CONFIG_NUMA
4861                 zone->node = nid;
4862                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4863                                                 / 100;
4864                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4865 #endif
4866                 zone->name = zone_names[j];
4867                 spin_lock_init(&zone->lock);
4868                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4869                 zone_seqlock_init(zone);
4870                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4871                 zone_pcp_init(zone);
4872
4873                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4874                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4875
4876                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4877                 if (!size)
4878                         continue;
4879
4880                 set_pageblock_order();
4881                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4882                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4883                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4884                 BUG_ON(ret);
4885                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4886                 zone_start_pfn += size;
4887         }
4888 }
4889
4890 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4891 {
4892         /* Skip empty nodes */
4893         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4894                 return;
4895
4896 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4897         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4898         if (!pgdat->node_mem_map) {
4899                 unsigned long size, start, end;
4900                 struct page *map;
4901
4902                 /*
4903                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4904                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4905                  * for the buddy allocator to function correctly.
4906                  */
4907                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4908                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4909                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4910                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4911                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4912                 if (!map)
4913                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4914                                                                pgdat->node_id);
4915                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4916         }
4917 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4918         /*
4919          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4920          */
4921         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4922                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4923 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4924                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4925                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4926 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4927         }
4928 #endif
4929 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4930 }
4931
4932 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4933                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4934 {
4935         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4936         unsigned long start_pfn = 0;
4937         unsigned long end_pfn = 0;
4938
4939         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4940         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4941
4942         pgdat->node_id = nid;
4943         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4944         if (node_state(nid, N_MEMORY))
4945                 init_zone_allows_reclaim(nid);
4946 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4947         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4948 #endif
4949         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4950                                   zones_size, zholes_size);
4951
4952         alloc_node_mem_map(pgdat);
4953 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4954         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4955                 nid, (unsigned long)pgdat,
4956                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4957 #endif
4958
4959         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4960                             zones_size, zholes_size);
4961 }
4962
4963 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4964
4965 #if MAX_NUMNODES > 1
4966 /*
4967  * Figure out the number of possible node ids.
4968  */
4969 void __init setup_nr_node_ids(void)
4970 {
4971         unsigned int node;
4972         unsigned int highest = 0;
4973
4974         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4975                 highest = node;
4976         nr_node_ids = highest + 1;
4977 }
4978 #endif
4979
4980 /**
4981  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4982  *
4983  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4984  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4985  * all the nodes.
4986  *
4987  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4988  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4989  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4990  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4991  *
4992  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4993  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4994  * populated node map.
4995  *
4996  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4997  * requirement (single node).
4998  */
4999 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5000 {
5001         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5002         unsigned long start, end, mask;
5003         int last_nid = -1;
5004         int i, nid;
5005
5006         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5007                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5008                         last_nid = nid;
5009                         last_end = end;
5010                         continue;
5011                 }
5012
5013                 /*
5014                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5015                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5016                  * too coarse to separate the current node from the last.
5017                  */
5018                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5019                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5020                         mask <<= 1;
5021
5022                 /* accumulate all internode masks */
5023                 accl_mask |= mask;
5024         }
5025
5026         /* convert mask to number of pages */
5027         return ~accl_mask + 1;
5028 }
5029
5030 /* Find the lowest pfn for a node */
5031 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5032 {
5033         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5034         unsigned long start_pfn;
5035         int i;
5036
5037         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5038                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5039
5040         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5041                 printk(KERN_WARNING
5042                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5043                 return 0;
5044         }
5045
5046         return min_pfn;
5047 }
5048
5049 /**
5050  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5051  *
5052  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5053  * add_active_range().
5054  */
5055 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5056 {
5057         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5058 }
5059
5060 /*
5061  * early_calculate_totalpages()
5062  * Sum pages in active regions for movable zone.
5063  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5064  */
5065 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5066 {
5067         unsigned long totalpages = 0;
5068         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5069         int i, nid;
5070
5071         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5072                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5073
5074                 totalpages += pages;
5075                 if (pages)
5076                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5077         }
5078         return totalpages;
5079 }
5080
5081 /*
5082  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5083  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5084  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5085  * others
5086  */
5087 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5088 {
5089         int i, nid;
5090         unsigned long usable_startpfn;
5091         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5092         /* save the state before borrow the nodemask */
5093         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5094         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5095         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5096         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5097
5098         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5099         find_usable_zone_for_movable();
5100
5101         /*
5102          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5103          * options.
5104          */
5105         if (movable_node_is_enabled()) {
5106                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5107                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5108                                 continue;
5109
5110                         nid = type->regions[i].nid;
5111
5112                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5113                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5114                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5115                                 usable_startpfn;
5116                 }
5117
5118                 goto out2;
5119         }
5120
5121         /*
5122          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5123          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5124          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5125          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5126          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5127          * what movablecore would have allowed.
5128          */
5129         if (required_movablecore) {
5130                 unsigned long corepages;
5131
5132                 /*
5133                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5134                  * was requested by the user
5135                  */
5136                 required_movablecore =
5137                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5138                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5139
5140                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5141         }
5142
5143         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5144         if (!required_kernelcore)
5145                 goto out;
5146
5147         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5148         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5149
5150 restart:
5151         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5152         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5153         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5154                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5155
5156                 /*
5157                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5158                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5159                  * amount of memory for the kernel
5160                  */
5161                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5162                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5163
5164                 /*
5165                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5166                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5167                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5168                  */
5169                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5170
5171                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5172                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5173                         unsigned long size_pages;
5174
5175                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5176                         if (start_pfn >= end_pfn)
5177                                 continue;
5178
5179                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5180                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5181                                 unsigned long kernel_pages;
5182                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5183                                                                 - start_pfn;
5184
5185                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5186                                                         kernelcore_remaining);
5187                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5188                                                         required_kernelcore);
5189
5190                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5191                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5192
5193                                         /*
5194                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5195                                          * that if we have to rebalance
5196                                          * kernelcore across nodes, we will
5197                                          * not double account here
5198                                          */
5199                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5200                                         continue;
5201                                 }
5202                                 start_pfn = usable_startpfn;
5203                         }
5204
5205                         /*
5206                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5207                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5208                          * number of pages used as kernelcore
5209                          */
5210                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5211                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5212                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5213                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5214
5215                         /*
5216                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5217                          * break if the kernelcore for this node has been
5218                          * satisfied
5219                          */
5220                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5221                                                                 size_pages);
5222                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5223                         if (!kernelcore_remaining)
5224                                 break;
5225                 }
5226         }
5227
5228         /*
5229          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5230          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5231          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5232          * satisfied
5233          */
5234         usable_nodes--;
5235         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5236                 goto restart;
5237
5238 out2:
5239         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5240         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5241                 zone_movable_pfn[nid] =
5242                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5243
5244 out:
5245         /* restore the node_state */
5246         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5247 }
5248
5249 /* Any regular or high memory on that node ? */
5250 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5251 {
5252         enum zone_type zone_type;
5253
5254         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5255                 return;
5256
5257         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5258                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5259                 if (populated_zone(zone)) {
5260                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5261                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5262                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5263                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5264                         break;
5265                 }
5266         }
5267 }
5268
5269 /**
5270  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5271  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5272  *
5273  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5274  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5275  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5276  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5277  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5278  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5279  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5280  * at arch_max_dma_pfn.
5281  */
5282 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5283 {
5284         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5285         int i, nid;
5286
5287         /* Record where the zone boundaries are */
5288         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5289                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5290         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5291                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5292         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5293         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5294         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5295                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5296                         continue;
5297                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5298                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5299                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5300                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5301         }
5302         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5303         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5304
5305         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5306         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5307         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5308
5309         /* Print out the zone ranges */
5310         printk("Zone ranges:\n");
5311         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5312                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5313                         continue;
5314                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5315                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5316                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5317                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5318                 else
5319                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5320                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5321                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5322                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5323         }
5324
5325         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5326         printk("Movable zone start for each node\n");
5327         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5328                 if (zone_movable_pfn[i])
5329                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5330                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5331         }
5332
5333         /* Print out the early node map */
5334         printk("Early memory node ranges\n");
5335         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5336                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5337                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5338
5339         /* Initialise every node */
5340         mminit_verify_pageflags_layout();
5341         setup_nr_node_ids();
5342         for_each_online_node(nid) {
5343                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5344                 free_area_init_node(nid, NULL,
5345                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5346
5347                 /* Any memory on that node */
5348                 if (pgdat->node_present_pages)
5349                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5350                 check_for_memory(pgdat, nid);
5351         }
5352 }
5353
5354 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5355 {
5356         unsigned long long coremem;
5357         if (!p)
5358                 return -EINVAL;
5359
5360         coremem = memparse(p, &p);
5361         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5362
5363         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5364         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5365
5366         return 0;
5367 }
5368
5369 /*
5370  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5371  * cannot be reclaimed or migrated.
5372  */
5373 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5374 {
5375         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5376 }
5377
5378 /*
5379  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5380  * can be reclaimed or migrated.
5381  */
5382 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5383 {
5384         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5385 }
5386
5387 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5388 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5389
5390 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5391
5392 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5393 {
5394         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5395         page_zone(page)->managed_pages += count;
5396         totalram_pages += count;
5397 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5398         if (PageHighMem(page))
5399                 totalhigh_pages += count;
5400 #endif
5401         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5402 }
5403 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5404
5405 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5406 {
5407         void *pos;
5408         unsigned long pages = 0;
5409
5410         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5411         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5412         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5413                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5414                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5415                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5416         }
5417
5418         if (pages && s)
5419                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5420                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5421
5422         return pages;
5423 }
5424 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5425
5426 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5427 void free_highmem_page(struct page *page)
5428 {
5429         __free_reserved_page(page);
5430         totalram_pages++;
5431         page_zone(page)->managed_pages++;
5432         totalhigh_pages++;
5433 }
5434 #endif
5435
5436
5437 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5438 {
5439         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5440         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5441
5442         physpages = get_num_physpages();
5443         codesize = _etext - _stext;
5444         datasize = _edata - _sdata;
5445         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5446         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5447         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5448         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5449
5450         /*
5451          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5452          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5453          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5454          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5455          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5456          */
5457 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5458         do { \
5459                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5460                         size -= adj; \
5461         } while (0)
5462
5463         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5464                      _sinittext, init_code_size);
5465         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5466         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5467         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5468         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5469
5470 #undef  adj_init_size
5471
5472         printk("Memory: %luK/%luK available "
5473                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5474                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5475 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5476                ", %luK highmem"
5477 #endif
5478                "%s%s)\n",
5479                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5480                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5481                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5482                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5483 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5484                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5485 #endif
5486                str ? ", " : "", str ? str : "");
5487 }
5488
5489 /**
5490  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5491  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5492  *
5493  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5494  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5495  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5496  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5497  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5498  * smaller per-cpu batchsize.
5499  */
5500 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5501 {
5502         dma_reserve = new_dma_reserve;
5503 }
5504
5505 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5506 {
5507         free_area_init_node(0, zones_size,
5508                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5509 }
5510
5511 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5512                                  unsigned long action, void *hcpu)
5513 {
5514         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5515
5516         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5517                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5518                 drain_pages(cpu);
5519
5520                 /*
5521                  * Spill the event counters of the dead processor
5522                  * into the current processors event counters.
5523                  * This artificially elevates the count of the current
5524                  * processor.
5525                  */
5526                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5527
5528                 /*
5529                  * Zero the differential counters of the dead processor
5530                  * so that the vm statistics are consistent.
5531                  *
5532                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5533                  * race with what we are doing.
5534                  */
5535                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5536         }
5537         return NOTIFY_OK;
5538 }
5539
5540 void __init page_alloc_init(void)
5541 {
5542         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5543 }
5544
5545 /*
5546  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5547  *      or min_free_kbytes changes.
5548  */
5549 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5550 {
5551         struct pglist_data *pgdat;
5552         unsigned long reserve_pages = 0;
5553         enum zone_type i, j;
5554
5555         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5556                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5557                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5558                         unsigned long max = 0;
5559
5560                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5561                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5562                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5563                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5564                         }
5565
5566                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5567                         max += high_wmark_pages(zone);
5568
5569                         if (max > zone->managed_pages)
5570                                 max = zone->managed_pages;
5571                         reserve_pages += max;
5572                         /*
5573                          * Lowmem reserves are not available to
5574                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5575                          * kswapd tries to balance zones to their high
5576                          * watermark.  As a result, neither should be
5577                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5578                          * situation where reclaim has to clean pages
5579                          * in order to balance the zones.
5580                          */
5581                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5582                 }
5583         }
5584         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5585         totalreserve_pages = reserve_pages;
5586 }
5587
5588 /*
5589  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5590  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5591  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5592  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5593  */
5594 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5595 {
5596         struct pglist_data *pgdat;
5597         enum zone_type j, idx;
5598
5599         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5600                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5601                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5602                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5603
5604                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5605
5606                         idx = j;
5607                         while (idx) {
5608                                 struct zone *lower_zone;
5609
5610                                 idx--;
5611
5612                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5613                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5614
5615                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5616                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5617                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5618                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5619                         }
5620                 }
5621         }
5622
5623         /* update totalreserve_pages */
5624         calculate_totalreserve_pages();
5625 }
5626
5627 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5628 {
5629         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5630         unsigned long lowmem_pages = 0;
5631         struct zone *zone;
5632         unsigned long flags;
5633
5634         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5635         for_each_zone(zone) {
5636                 if (!is_highmem(zone))
5637                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5638         }
5639
5640         for_each_zone(zone) {
5641                 u64 tmp;
5642
5643                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5644                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5645                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5646                 if (is_highmem(zone)) {
5647                         /*
5648                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5649                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5650                          * value here.
5651                          *
5652                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5653                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5654                          * not be capped for highmem.
5655                          */
5656                         unsigned long min_pages;
5657
5658                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5659                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5660                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5661                 } else {
5662                         /*
5663                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5664                          * proportionate to the zone's size.
5665                          */
5666                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5667                 }
5668
5669                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5670                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5671
5672                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5673                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5674                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5675
5676                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5677                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5678         }
5679
5680         /* update totalreserve_pages */
5681         calculate_totalreserve_pages();
5682 }
5683
5684 /**
5685  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5686  * or when memory is hot-{added|removed}
5687  *
5688  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5689  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5690  */
5691 void setup_per_zone_wmarks(void)
5692 {
5693         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5694         __setup_per_zone_wmarks();
5695         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5696 }
5697
5698 /*
5699  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5700  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5701  * to be referenced again before it is swapped out.
5702  *
5703  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5704  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5705  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5706  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5707  *
5708  * total     target    max
5709  * memory    ratio     inactive anon
5710  * -------------------------------------
5711  *   10MB       1         5MB
5712  *  100MB       1        50MB
5713  *    1GB       3       250MB
5714  *   10GB      10       0.9GB
5715  *  100GB      31         3GB
5716  *    1TB     101        10GB
5717  *   10TB     320        32GB
5718  */
5719 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5720 {
5721         unsigned int gb, ratio;
5722
5723         /* Zone size in gigabytes */
5724         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5725         if (gb)
5726                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5727         else
5728                 ratio = 1;
5729
5730         zone->inactive_ratio = ratio;
5731 }
5732
5733 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5734 {
5735         struct zone *zone;
5736
5737         for_each_zone(zone)
5738                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5739 }
5740
5741 /*
5742  * Initialise min_free_kbytes.
5743  *
5744  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5745  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5746  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5747  *
5748  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5749  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5750  *
5751  * which yields
5752  *
5753  * 16MB:        512k
5754  * 32MB:        724k
5755  * 64MB:        1024k
5756  * 128MB:       1448k
5757  * 256MB:       2048k
5758  * 512MB:       2896k
5759  * 1024MB:      4096k
5760  * 2048MB:      5792k
5761  * 4096MB:      8192k
5762  * 8192MB:      11584k
5763  * 16384MB:     16384k
5764  */
5765 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5766 {
5767         unsigned long lowmem_kbytes;
5768         int new_min_free_kbytes;
5769
5770         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5771         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5772
5773         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5774                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5775                 if (min_free_kbytes < 128)
5776                         min_free_kbytes = 128;
5777                 if (min_free_kbytes > 65536)
5778                         min_free_kbytes = 65536;
5779         } else {
5780                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5781                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5782         }
5783         setup_per_zone_wmarks();
5784         refresh_zone_stat_thresholds();
5785         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5786         setup_per_zone_inactive_ratio();
5787         return 0;
5788 }
5789 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5790
5791 /*
5792  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5793  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5794  *      changes.
5795  */
5796 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5797         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5798 {
5799         int rc;
5800
5801         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5802         if (rc)
5803                 return rc;
5804
5805         if (write) {
5806                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5807                 setup_per_zone_wmarks();
5808         }
5809         return 0;
5810 }
5811
5812 #ifdef CONFIG_NUMA
5813 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5814         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5815 {
5816         struct zone *zone;
5817         int rc;
5818
5819         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5820         if (rc)
5821                 return rc;
5822
5823         for_each_zone(zone)
5824                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5825                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5826         return 0;
5827 }
5828
5829 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5830         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5831 {
5832         struct zone *zone;
5833         int rc;
5834
5835         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5836         if (rc)
5837                 return rc;
5838
5839         for_each_zone(zone)
5840                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5841                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5842         return 0;
5843 }
5844 #endif
5845
5846 /*
5847  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5848  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5849  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5850  *
5851  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5852  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5853  * if in function of the boot time zone sizes.
5854  */
5855 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5856         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5857 {
5858         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5859         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5860         return 0;
5861 }
5862
5863 /*
5864  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5865  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5866  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5867  */
5868 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5869         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5870 {
5871         struct zone *zone;
5872         int old_percpu_pagelist_fraction;
5873         int ret;
5874
5875         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5876         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5877
5878         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5879         if (!write || ret < 0)
5880                 goto out;
5881
5882         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5883         if (percpu_pagelist_fraction &&
5884             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5885                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5886                 ret = -EINVAL;
5887                 goto out;
5888         }
5889
5890         /* No change? */
5891         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5892                 goto out;
5893
5894         for_each_populated_zone(zone) {
5895                 unsigned int cpu;
5896
5897                 for_each_possible_cpu(cpu)
5898                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5899                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5900         }
5901 out:
5902         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5903         return ret;
5904 }
5905
5906 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5907
5908 #ifdef CONFIG_NUMA
5909 static int __init set_hashdist(char *str)
5910 {
5911         if (!str)
5912                 return 0;
5913         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5914         return 1;
5915 }
5916 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5917 #endif
5918
5919 /*
5920  * allocate a large system hash table from bootmem
5921  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5922  *   quantity of entries
5923  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5924  */
5925 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5926                                      unsigned long bucketsize,
5927                                      unsigned long numentries,
5928                                      int scale,
5929                                      int flags,
5930                                      unsigned int *_hash_shift,
5931                                      unsigned int *_hash_mask,
5932                                      unsigned long low_limit,
5933                                      unsigned long high_limit)
5934 {
5935         unsigned long long max = high_limit;
5936         unsigned long log2qty, size;
5937         void *table = NULL;
5938
5939         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5940         if (!numentries) {
5941                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5942                 numentries = nr_kernel_pages;
5943
5944                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5945                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5946                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5947
5948                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5949                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5950                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5951                 else
5952                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5953
5954                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5955                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5956                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5957                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5958                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5959                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5960                                 BUG_ON(!numentries);
5961                         }
5962                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5963                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5964         }
5965         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5966
5967         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5968         if (max == 0) {
5969                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5970                 do_div(max, bucketsize);
5971         }
5972         max = min(max, 0x80000000ULL);
5973
5974         if (numentries < low_limit)
5975                 numentries = low_limit;
5976         if (numentries > max)
5977                 numentries = max;
5978
5979         log2qty = ilog2(numentries);
5980
5981         do {
5982                 size = bucketsize << log2qty;
5983                 if (flags & HASH_EARLY)
5984                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5985                 else if (hashdist)
5986                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5987                 else {
5988                         /*
5989                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5990                          * some pages at the end of hash table which
5991                          * alloc_pages_exact() automatically does
5992                          */
5993                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5994                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5995                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5996                         }
5997                 }
5998         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5999
6000         if (!table)
6001                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6002
6003         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6004                tablename,
6005                (1UL << log2qty),
6006                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6007                size);
6008
6009         if (_hash_shift)
6010                 *_hash_shift = log2qty;
6011         if (_hash_mask)
6012                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6013
6014         return table;
6015 }
6016
6017 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6018 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6019                                                         unsigned long pfn)
6020 {
6021 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6022         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6023 #else
6024         return zone->pageblock_flags;
6025 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6026 }
6027
6028 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6029 {
6030 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6031         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6032         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6033 #else
6034         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6035         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6036 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6037 }
6038
6039 /**
6040  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6041  * @page: The page within the block of interest
6042  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
6043  * @end_bitidx: The last bit of interest
6044  * returns pageblock_bits flags
6045  */
6046 unsigned long get_pageblock_flags_mask(struct page *page,
6047                                         unsigned long end_bitidx,
6048                                         unsigned long mask)
6049 {
6050         struct zone *zone;
6051         unsigned long *bitmap;
6052         unsigned long pfn, bitidx, word_bitidx;
6053         unsigned long word;
6054
6055         zone = page_zone(page);
6056         pfn = page_to_pfn(page);
6057         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6058         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6059         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6060         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6061
6062         word = bitmap[word_bitidx];
6063         bitidx += end_bitidx;
6064         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6065 }
6066
6067 /**
6068  * set_pageblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6069  * @page: The page within the block of interest
6070  * @start_bitidx: The first bit of interest
6071  * @end_bitidx: The last bit of interest
6072  * @flags: The flags to set
6073  */
6074 void set_pageblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6075                                         unsigned long end_bitidx,
6076                                         unsigned long mask)
6077 {
6078         struct zone *zone;
6079         unsigned long *bitmap;
6080         unsigned long pfn, bitidx, word_bitidx;
6081         unsigned long old_word, word;
6082
6083         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6084
6085         zone = page_zone(page);
6086         pfn = page_to_pfn(page);
6087         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6088         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6089         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6090         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6091
6092         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6093
6094         bitidx += end_bitidx;
6095         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6096         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6097
6098         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6099         for (;;) {
6100                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6101                 if (word == old_word)
6102                         break;
6103                 word = old_word;
6104         }
6105 }
6106
6107 /*
6108  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6109  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6110  *
6111  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6112  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6113  * expect this function should be exact.
6114  */
6115 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6116                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6117 {
6118         unsigned long pfn, iter, found;
6119         int mt;
6120
6121         /*
6122          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6123          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6124          */
6125         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6126                 return false;
6127         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6128         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6129                 return false;
6130
6131         pfn = page_to_pfn(page);
6132         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6133                 unsigned long check = pfn + iter;
6134
6135                 if (!pfn_valid_within(check))
6136                         continue;
6137
6138                 page = pfn_to_page(check);
6139
6140                 /*
6141                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6142                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6143                  * handle each tail page individually in migration.
6144                  */
6145                 if (PageHuge(page)) {
6146                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6147                         continue;
6148                 }
6149
6150                 /*
6151                  * We can't use page_count without pin a page
6152                  * because another CPU can free compound page.
6153                  * This check already skips compound tails of THP
6154                  * because their page->_count is zero at all time.
6155                  */
6156                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6157                         if (PageBuddy(page))
6158                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6159                         continue;
6160                 }
6161
6162                 /*
6163                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6164                  * page_count() is not 0.
6165                  */
6166                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6167                         continue;
6168
6169                 if (!PageLRU(page))
6170                         found++;
6171                 /*
6172                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6173                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6174                  * and it still to be fixed.
6175                  */
6176                 /*
6177                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6178                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6179                  *
6180                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6181                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6182                  * page at boot.
6183                  */
6184                 if (found > count)
6185                         return true;
6186         }
6187         return false;
6188 }
6189
6190 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6191 {
6192         struct zone *zone;
6193         unsigned long pfn;
6194
6195         /*
6196          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6197          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6198          * the zone but still within the section.
6199          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6200          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6201          */
6202         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6203                 return false;
6204
6205         zone = page_zone(page);
6206         pfn = page_to_pfn(page);
6207         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6208                 return false;
6209
6210         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6211 }
6212
6213 #ifdef CONFIG_CMA
6214
6215 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6216 {
6217         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6218                              pageblock_nr_pages) - 1);
6219 }
6220
6221 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6222 {
6223         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6224                                 pageblock_nr_pages));
6225 }
6226
6227 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6228 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6229                                         unsigned long start, unsigned long end)
6230 {
6231         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6232         unsigned long nr_reclaimed;
6233         unsigned long pfn = start;
6234         unsigned int tries = 0;
6235         int ret = 0;
6236
6237         migrate_prep();
6238
6239         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6240                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6241                         ret = -EINTR;
6242                         break;
6243                 }
6244
6245                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6246                         cc->nr_migratepages = 0;
6247                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6248                                                          pfn, end, true);
6249                         if (!pfn) {
6250                                 ret = -EINTR;
6251                                 break;
6252                         }
6253                         tries = 0;
6254                 } else if (++tries == 5) {
6255                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6256                         break;
6257                 }
6258
6259                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6260                                                         &cc->migratepages);
6261                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6262
6263                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6264                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6265         }
6266         if (ret < 0) {
6267                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6268                 return ret;
6269         }
6270         return 0;
6271 }
6272
6273 /**
6274  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6275  * @start:      start PFN to allocate
6276  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6277  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6278  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6279  *                      in range must have the same migratetype and it must
6280  *                      be either of the two.
6281  *
6282  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6283  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6284  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6285  * pages fall in.
6286  *
6287  * The PFN range must belong to a single zone.
6288  *
6289  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6290  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6291  * need to be freed with free_contig_range().
6292  */
6293 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6294                        unsigned migratetype)
6295 {
6296         unsigned long outer_start, outer_end;
6297         int ret = 0, order;
6298
6299         struct compact_control cc = {
6300                 .nr_migratepages = 0,
6301                 .order = -1,
6302                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6303                 .sync = true,
6304                 .ignore_skip_hint = true,
6305         };
6306         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6307
6308         /*
6309          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6310          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6311          * have different sizes, and due to the way page allocator
6312          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6313          * that page allocator won't try to merge buddies from
6314          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6315          * other migration type.
6316          *
6317          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6318          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6319          * we are interested in).  This will put all the pages in
6320          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6321          *
6322          * When this is done, we take the pages in range from page
6323          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6324          * page allocator will never consider using them.
6325          *
6326          * This lets us mark the pageblocks back as
6327          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6328          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6329          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6330          */
6331
6332         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6333                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6334                                        false);
6335         if (ret)
6336                 return ret;
6337
6338         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6339         if (ret)
6340                 goto done;
6341
6342         /*
6343          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6344          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6345          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6346          * What we are going to do is to allocate all pages from
6347          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6348          *
6349          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6350          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6351          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6352          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6353          * once this is done free the pages we are not interested in.
6354          *
6355          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6356          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6357          */
6358
6359         lru_add_drain_all();
6360         drain_all_pages();
6361
6362         order = 0;
6363         outer_start = start;
6364         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6365                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6366                         ret = -EBUSY;
6367                         goto done;
6368                 }
6369                 outer_start &= ~0UL << order;
6370         }
6371
6372         /* Make sure the range is really isolated. */
6373         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6374                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6375                        outer_start, end);
6376                 ret = -EBUSY;
6377                 goto done;
6378         }
6379
6380
6381         /* Grab isolated pages from freelists. */
6382         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6383         if (!outer_end) {
6384                 ret = -EBUSY;
6385                 goto done;
6386         }
6387
6388         /* Free head and tail (if any) */
6389         if (start != outer_start)
6390                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6391         if (end != outer_end)
6392                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6393
6394 done:
6395         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6396                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6397         return ret;
6398 }
6399
6400 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6401 {
6402         unsigned int count = 0;
6403
6404         for (; nr_pages--; pfn++) {
6405                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6406
6407                 count += page_count(page) != 1;
6408                 __free_page(page);
6409         }
6410         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6411 }
6412 #endif
6413
6414 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6415 /*
6416  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6417  * page high values need to be recalulated.
6418  */
6419 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6420 {
6421         unsigned cpu;
6422         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6423         for_each_possible_cpu(cpu)
6424                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6425                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6426         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6427 }
6428 #endif
6429
6430 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6431 {
6432         unsigned long flags;
6433         int cpu;
6434         struct per_cpu_pageset *pset;
6435
6436         /* avoid races with drain_pages()  */
6437         local_irq_save(flags);
6438         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6439                 for_each_online_cpu(cpu) {
6440                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6441                         drain_zonestat(zone, pset);
6442                 }
6443                 free_percpu(zone->pageset);
6444                 zone->pageset = &boot_pageset;
6445         }
6446         local_irq_restore(flags);
6447 }
6448
6449 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6450 /*
6451  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6452  */
6453 void
6454 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6455 {
6456         struct page *page;
6457         struct zone *zone;
6458         int order, i;
6459         unsigned long pfn;
6460         unsigned long flags;
6461         /* find the first valid pfn */
6462         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6463                 if (pfn_valid(pfn))
6464                         break;
6465         if (pfn == end_pfn)
6466                 return;
6467         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6468         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6469         pfn = start_pfn;
6470         while (pfn < end_pfn) {
6471                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6472                         pfn++;
6473                         continue;
6474                 }
6475                 page = pfn_to_page(pfn);
6476                 /*
6477                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6478                  * page_count() is not 0.
6479                  */
6480                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6481                         pfn++;
6482                         SetPageReserved(page);
6483                         continue;
6484                 }
6485
6486                 BUG_ON(page_count(page));
6487                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6488                 order = page_order(page);
6489 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6490                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6491                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6492 #endif
6493                 list_del(&page->lru);
6494                 rmv_page_order(page);
6495                 zone->free_area[order].nr_free--;
6496                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6497                         SetPageReserved((page+i));
6498                 pfn += (1 << order);
6499         }
6500         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6501 }
6502 #endif
6503
6504 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6505 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6506 {
6507         struct zone *zone = page_zone(page);
6508         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6509         unsigned long flags;
6510         int order;
6511
6512         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6513         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6514                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6515
6516                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6517                         break;
6518         }
6519         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6520
6521         return order < MAX_ORDER;
6522 }
6523 #endif
6524
6525 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6526         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6527         {1UL << PG_error,               "error"         },
6528         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6529         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6530         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6531         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6532         {1UL << PG_active,              "active"        },
6533         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6534         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6535         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6536         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6537         {1UL << PG_private,             "private"       },
6538         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6539         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6540 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6541         {1UL << PG_head,                "head"          },
6542         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6543 #else
6544         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6545 #endif
6546         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6547         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6548         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6549         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6550         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6551 #ifdef CONFIG_MMU
6552         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6553 #endif
6554 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6555         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6556 #endif
6557 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6558         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6559 #endif
6560 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6561         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6562 #endif
6563 };
6564
6565 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6566 {
6567         const char *delim = "";
6568         unsigned long mask;
6569         int i;
6570
6571         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6572
6573         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6574
6575         /* remove zone id */
6576         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6577
6578         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6579
6580                 mask = pageflag_names[i].mask;
6581                 if ((flags & mask) != mask)
6582                         continue;
6583
6584                 flags &= ~mask;
6585                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6586                 delim = "|";
6587         }
6588
6589         /* check for left over flags */
6590         if (flags)
6591                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6592
6593         printk(")\n");
6594 }
6595
6596 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6597 {
6598         printk(KERN_ALERT
6599                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6600                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6601                 page->mapping, page->index);
6602         dump_page_flags(page->flags);
6603         if (reason)
6604                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6605         if (page->flags & badflags) {
6606                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6607                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6608         }
6609         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6610 }
6611
6612 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6613 {
6614         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6615 }
6616 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);