mmap: arch_get_unmapped_area(): use proper mmap base for bottom up direction
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237
238         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
493  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
494  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
495  * serialized by zone->lock.
496  *
497  * For recording page's order, we use page_private(page).
498  */
499 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
500                                                                 int order)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
503                 return 0;
504
505         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                 return 0;
507
508         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512
513         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
515                 return 1;
516         }
517         return 0;
518 }
519
520 /*
521  * Freeing function for a buddy system allocator.
522  *
523  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
524  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
525  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
526  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
527  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
528  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
529  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
530  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
531  * parts of the VM system.
532  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
533  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
534  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
535  * field.
536  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
537  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
538  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
539  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
540  * triggers coalescing into a block of larger size.
541  *
542  * -- nyc
543  */
544
545 static inline void __free_one_page(struct page *page,
546                 struct zone *zone, unsigned int order,
547                 int migratetype)
548 {
549         unsigned long page_idx;
550         unsigned long combined_idx;
551         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
552         struct page *buddy;
553
554         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
580                                                   migratetype);
581                 } else {
582                         list_del(&buddy->lru);
583                         zone->free_area[order].nr_free--;
584                         rmv_page_order(buddy);
585                 }
586                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
587                 page = page + (combined_idx - page_idx);
588                 page_idx = combined_idx;
589                 order++;
590         }
591         set_page_order(page, order);
592
593         /*
594          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
595          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
596          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
597          * that is happening, add the free page to the tail of the list
598          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
599          * as a higher order page
600          */
601         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
602                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
603                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
604                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
606                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
607                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
608                         list_add_tail(&page->lru,
609                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
610                         goto out;
611                 }
612         }
613
614         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615 out:
616         zone->free_area[order].nr_free++;
617 }
618
619 static inline int free_pages_check(struct page *page)
620 {
621         if (unlikely(page_mapcount(page) |
622                 (page->mapping != NULL)  |
623                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
624                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
625                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
626                 bad_page(page);
627                 return 1;
628         }
629         page_cpupid_reset_last(page);
630         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
631                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Frees a number of pages from the PCP lists
637  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
638  * count is the number of pages to free.
639  *
640  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
641  * see if this freeing clears that state.
642  *
643  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
644  * pinned" detection logic.
645  */
646 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
647                                         struct per_cpu_pages *pcp)
648 {
649         int migratetype = 0;
650         int batch_free = 0;
651         int to_free = count;
652
653         spin_lock(&zone->lock);
654         zone->pages_scanned = 0;
655
656         while (to_free) {
657                 struct page *page;
658                 struct list_head *list;
659
660                 /*
661                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
662                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
663                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
664                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
665                  * lists
666                  */
667                 do {
668                         batch_free++;
669                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
670                                 migratetype = 0;
671                         list = &pcp->lists[migratetype];
672                 } while (list_empty(list));
673
674                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
675                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
676                         batch_free = to_free;
677
678                 do {
679                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
680
681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
682                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
683                         list_del(&page->lru);
684                         mt = get_freepage_migratetype(page);
685                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
686                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
687                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
688                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
689                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
690                                 if (is_migrate_cma(mt))
691                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
692                         }
693                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
694         }
695         spin_unlock(&zone->lock);
696 }
697
698 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
699                                 int migratetype)
700 {
701         spin_lock(&zone->lock);
702         zone->pages_scanned = 0;
703
704         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
705         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
706                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
707         spin_unlock(&zone->lock);
708 }
709
710 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
711 {
712         int i;
713         int bad = 0;
714
715         trace_mm_page_free(page, order);
716         kmemcheck_free_shadow(page, order);
717
718         if (PageAnon(page))
719                 page->mapping = NULL;
720         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 bad += free_pages_check(page + i);
722         if (bad)
723                 return false;
724
725         if (!PageHighMem(page)) {
726                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
729                                            PAGE_SIZE << order);
730         }
731         arch_free_page(page, order);
732         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
733
734         return true;
735 }
736
737 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
738 {
739         unsigned long flags;
740         int migratetype;
741
742         if (!free_pages_prepare(page, order))
743                 return;
744
745         local_irq_save(flags);
746         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
747         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
748         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
749         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
750         local_irq_restore(flags);
751 }
752
753 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned int nr_pages = 1 << order;
756         struct page *p = page;
757         unsigned int loop;
758
759         prefetchw(p);
760         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
761                 prefetchw(p + 1);
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         }
765         __ClearPageReserved(p);
766         set_page_count(p, 0);
767
768         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
769         set_page_refcounted(page);
770         __free_pages(page, order);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_CMA
774 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
775 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
776 {
777         unsigned i = pageblock_nr_pages;
778         struct page *p = page;
779
780         do {
781                 __ClearPageReserved(p);
782                 set_page_count(p, 0);
783         } while (++p, --i);
784
785         set_page_refcounted(page);
786         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
787         __free_pages(page, pageblock_order);
788         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area *area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1015  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1016  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1017  *
1018  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1019  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1020  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1021  *
1022  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1023  * if it was unchanged).
1024  */
1025 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                   int start_type, int fallback_type)
1027 {
1028         int current_order = page_order(page);
1029
1030         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1031                 return fallback_type;
1032
1033         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1034         if (current_order >= pageblock_order) {
1035                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1036                 return start_type;
1037         }
1038
1039         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1040             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1041             page_group_by_mobility_disabled) {
1042                 int pages;
1043
1044                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1045
1046                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1047                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1048                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1049
1050                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1051                         return start_type;
1052                 }
1053
1054         }
1055
1056         return fallback_type;
1057 }
1058
1059 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1060 static inline struct page *
1061 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1062 {
1063         struct free_area *area;
1064         int current_order;
1065         struct page *page;
1066         int migratetype, new_type, i;
1067
1068         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1069         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1070                                                 --current_order) {
1071                 for (i = 0;; i++) {
1072                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1073
1074                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1075                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1076                                 break;
1077
1078                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1079                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1080                                 continue;
1081
1082                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1083                                         struct page, lru);
1084                         area->nr_free--;
1085
1086                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1087                                                           start_migratetype,
1088                                                           migratetype);
1089
1090                         /* Remove the page from the freelists */
1091                         list_del(&page->lru);
1092                         rmv_page_order(page);
1093
1094                         /*
1095                          * Borrow the excess buddy pages as well, irrespective
1096                          * of whether we stole freepages, or took ownership of
1097                          * the pageblock or not.
1098                          *
1099                          * Exception: When borrowing from MIGRATE_CMA, release
1100                          * the excess buddy pages to CMA itself.
1101                          */
1102                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1103                                is_migrate_cma(migratetype)
1104                              ? migratetype : start_migratetype);
1105
1106                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order,
1107                                 current_order, start_migratetype, migratetype,
1108                                 new_type == start_migratetype);
1109
1110                         return page;
1111                 }
1112         }
1113
1114         return NULL;
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1119  * Call me with the zone->lock already held.
1120  */
1121 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1122                                                 int migratetype)
1123 {
1124         struct page *page;
1125
1126 retry_reserve:
1127         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1128
1129         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1130                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1131
1132                 /*
1133                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1134                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1135                  * and we want just one call site
1136                  */
1137                 if (!page) {
1138                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1139                         goto retry_reserve;
1140                 }
1141         }
1142
1143         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1144         return page;
1145 }
1146
1147 /*
1148  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1149  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1150  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1151  */
1152 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1153                         unsigned long count, struct list_head *list,
1154                         int migratetype, int cold)
1155 {
1156         int mt = migratetype, i;
1157
1158         spin_lock(&zone->lock);
1159         for (i = 0; i < count; ++i) {
1160                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1161                 if (unlikely(page == NULL))
1162                         break;
1163
1164                 /*
1165                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1166                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1167                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1168                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1169                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1170                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1171                  * properly.
1172                  */
1173                 if (likely(cold == 0))
1174                         list_add(&page->lru, list);
1175                 else
1176                         list_add_tail(&page->lru, list);
1177                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1178                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1179                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1180                                 mt = migratetype;
1181                 }
1182                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1183                 list = &page->lru;
1184                 if (is_migrate_cma(mt))
1185                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1186                                               -(1 << order));
1187         }
1188         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1189         spin_unlock(&zone->lock);
1190         return i;
1191 }
1192
1193 #ifdef CONFIG_NUMA
1194 /*
1195  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1196  * currently executing processor on remote nodes after they have
1197  * expired.
1198  *
1199  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1200  * a single processor.
1201  */
1202 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1203 {
1204         unsigned long flags;
1205         int to_drain;
1206         unsigned long batch;
1207
1208         local_irq_save(flags);
1209         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1210         if (pcp->count >= batch)
1211                 to_drain = batch;
1212         else
1213                 to_drain = pcp->count;
1214         if (to_drain > 0) {
1215                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1216                 pcp->count -= to_drain;
1217         }
1218         local_irq_restore(flags);
1219 }
1220 #endif
1221
1222 /*
1223  * Drain pages of the indicated processor.
1224  *
1225  * The processor must either be the current processor and the
1226  * thread pinned to the current processor or a processor that
1227  * is not online.
1228  */
1229 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1230 {
1231         unsigned long flags;
1232         struct zone *zone;
1233
1234         for_each_populated_zone(zone) {
1235                 struct per_cpu_pageset *pset;
1236                 struct per_cpu_pages *pcp;
1237
1238                 local_irq_save(flags);
1239                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1240
1241                 pcp = &pset->pcp;
1242                 if (pcp->count) {
1243                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1244                         pcp->count = 0;
1245                 }
1246                 local_irq_restore(flags);
1247         }
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1252  */
1253 void drain_local_pages(void *arg)
1254 {
1255         drain_pages(smp_processor_id());
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1260  *
1261  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1262  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1263  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1264  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1265  * before the call to on_each_cpu_mask().
1266  */
1267 void drain_all_pages(void)
1268 {
1269         int cpu;
1270         struct per_cpu_pageset *pcp;
1271         struct zone *zone;
1272
1273         /*
1274          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1275          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1276          */
1277         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1278
1279         /*
1280          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1281          * as offline notification will cause the notified
1282          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1283          * disables preemption as part of its processing
1284          */
1285         for_each_online_cpu(cpu) {
1286                 bool has_pcps = false;
1287                 for_each_populated_zone(zone) {
1288                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1289                         if (pcp->pcp.count) {
1290                                 has_pcps = true;
1291                                 break;
1292                         }
1293                 }
1294                 if (has_pcps)
1295                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1296                 else
1297                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1298         }
1299         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1300 }
1301
1302 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1303
1304 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1305 {
1306         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1307         unsigned long flags;
1308         int order, t;
1309         struct list_head *curr;
1310
1311         if (zone_is_empty(zone))
1312                 return;
1313
1314         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1315
1316         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1317         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1318                 if (pfn_valid(pfn)) {
1319                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1320
1321                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1322                                 swsusp_unset_page_free(page);
1323                 }
1324
1325         for_each_migratetype_order(order, t) {
1326                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1327                         unsigned long i;
1328
1329                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1330                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1331                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1332                 }
1333         }
1334         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1335 }
1336 #endif /* CONFIG_PM */
1337
1338 /*
1339  * Free a 0-order page
1340  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1341  */
1342 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1343 {
1344         struct zone *zone = page_zone(page);
1345         struct per_cpu_pages *pcp;
1346         unsigned long flags;
1347         int migratetype;
1348
1349         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1350                 return;
1351
1352         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1353         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1354         local_irq_save(flags);
1355         __count_vm_event(PGFREE);
1356
1357         /*
1358          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1359          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1360          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1361          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1362          * excessively into the page allocator
1363          */
1364         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1365                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1366                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1367                         goto out;
1368                 }
1369                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1370         }
1371
1372         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1373         if (cold)
1374                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1375         else
1376                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1377         pcp->count++;
1378         if (pcp->count >= pcp->high) {
1379                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1380                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1381                 pcp->count -= batch;
1382         }
1383
1384 out:
1385         local_irq_restore(flags);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Free a list of 0-order pages
1390  */
1391 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1392 {
1393         struct page *page, *next;
1394
1395         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1396                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1397                 free_hot_cold_page(page, cold);
1398         }
1399 }
1400
1401 /*
1402  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1403  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1404  * Each sub-page must be freed individually.
1405  *
1406  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1407  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1408  */
1409 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1410 {
1411         int i;
1412
1413         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1414         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1415
1416 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1417         /*
1418          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1419          * otherwise free the whole shadow.
1420          */
1421         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1422                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1423 #endif
1424
1425         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1426                 set_page_refcounted(page + i);
1427 }
1428 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1429
1430 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1431 {
1432         unsigned long watermark;
1433         struct zone *zone;
1434         int mt;
1435
1436         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1437
1438         zone = page_zone(page);
1439         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1440
1441         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1442                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1443                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1444                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1445                         return 0;
1446
1447                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1448         }
1449
1450         /* Remove page from free list */
1451         list_del(&page->lru);
1452         zone->free_area[order].nr_free--;
1453         rmv_page_order(page);
1454
1455         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1456         if (order >= pageblock_order - 1) {
1457                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1458                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1459                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1460                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1461                                 set_pageblock_migratetype(page,
1462                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1463                 }
1464         }
1465
1466         return 1UL << order;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1471  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1472  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1473  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1474  * are enabled.
1475  *
1476  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1477  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1478  */
1479 int split_free_page(struct page *page)
1480 {
1481         unsigned int order;
1482         int nr_pages;
1483
1484         order = page_order(page);
1485
1486         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1487         if (!nr_pages)
1488                 return 0;
1489
1490         /* Split into individual pages */
1491         set_page_refcounted(page);
1492         split_page(page, order);
1493         return nr_pages;
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1498  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1499  * or two.
1500  */
1501 static inline
1502 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1503                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1504                         int migratetype)
1505 {
1506         unsigned long flags;
1507         struct page *page;
1508         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1509
1510 again:
1511         if (likely(order == 0)) {
1512                 struct per_cpu_pages *pcp;
1513                 struct list_head *list;
1514
1515                 local_irq_save(flags);
1516                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1517                 list = &pcp->lists[migratetype];
1518                 if (list_empty(list)) {
1519                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1520                                         pcp->batch, list,
1521                                         migratetype, cold);
1522                         if (unlikely(list_empty(list)))
1523                                 goto failed;
1524                 }
1525
1526                 if (cold)
1527                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1528                 else
1529                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1530
1531                 list_del(&page->lru);
1532                 pcp->count--;
1533         } else {
1534                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1535                         /*
1536                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1537                          *
1538                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1539                          * properly detect and handle allocation failures.
1540                          *
1541                          * We most definitely don't want callers attempting to
1542                          * allocate greater than order-1 page units with
1543                          * __GFP_NOFAIL.
1544                          */
1545                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1546                 }
1547                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1548                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1549                 spin_unlock(&zone->lock);
1550                 if (!page)
1551                         goto failed;
1552                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1553                                           get_pageblock_migratetype(page));
1554         }
1555
1556         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1557         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1558         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1559         local_irq_restore(flags);
1560
1561         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1562         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1563                 goto again;
1564         return page;
1565
1566 failed:
1567         local_irq_restore(flags);
1568         return NULL;
1569 }
1570
1571 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1572
1573 static struct {
1574         struct fault_attr attr;
1575
1576         u32 ignore_gfp_highmem;
1577         u32 ignore_gfp_wait;
1578         u32 min_order;
1579 } fail_page_alloc = {
1580         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1581         .ignore_gfp_wait = 1,
1582         .ignore_gfp_highmem = 1,
1583         .min_order = 1,
1584 };
1585
1586 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1587 {
1588         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1589 }
1590 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1591
1592 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1593 {
1594         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1595                 return false;
1596         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1597                 return false;
1598         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1599                 return false;
1600         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1601                 return false;
1602
1603         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1604 }
1605
1606 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1607
1608 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1609 {
1610         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1611         struct dentry *dir;
1612
1613         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1614                                         &fail_page_alloc.attr);
1615         if (IS_ERR(dir))
1616                 return PTR_ERR(dir);
1617
1618         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1620                 goto fail;
1621         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1622                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1623                 goto fail;
1624         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1625                                 &fail_page_alloc.min_order))
1626                 goto fail;
1627
1628         return 0;
1629 fail:
1630         debugfs_remove_recursive(dir);
1631
1632         return -ENOMEM;
1633 }
1634
1635 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1636
1637 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1638
1639 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1640
1641 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1642 {
1643         return false;
1644 }
1645
1646 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1647
1648 /*
1649  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1650  * of the allocation.
1651  */
1652 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1653                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1654 {
1655         /* free_pages my go negative - that's OK */
1656         long min = mark;
1657         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1658         int o;
1659         long free_cma = 0;
1660
1661         free_pages -= (1 << order) - 1;
1662         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1663                 min -= min / 2;
1664         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1665                 min -= min / 4;
1666 #ifdef CONFIG_CMA
1667         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1668         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1669                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1670 #endif
1671
1672         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1673                 return false;
1674         for (o = 0; o < order; o++) {
1675                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1676                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1677
1678                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1679                 min >>= 1;
1680
1681                 if (free_pages <= min)
1682                         return false;
1683         }
1684         return true;
1685 }
1686
1687 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1688                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1689 {
1690         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1691                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1692 }
1693
1694 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1695                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1696 {
1697         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1698
1699         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1700                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1701
1702         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1703                                                                 free_pages);
1704 }
1705
1706 #ifdef CONFIG_NUMA
1707 /*
1708  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1709  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1710  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1711  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1712  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1713  *
1714  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1715  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1716  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1717  *
1718  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1719  * nothing and returns NULL.
1720  *
1721  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1722  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1723  *
1724  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1725  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1726  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1727  * quickly as we can.
1728  */
1729 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1730 {
1731         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1732         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1733
1734         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1735         if (!zlc)
1736                 return NULL;
1737
1738         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1739                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1740                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1741         }
1742
1743         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1744                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1745                                         &node_states[N_MEMORY];
1746         return allowednodes;
1747 }
1748
1749 /*
1750  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1751  * if it is worth looking at further for free memory:
1752  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1753  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1754  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1755  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1756  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1757  * else return false (zero) if it is not.
1758  *
1759  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1760  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1761  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1762  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1763  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1764  * into the second scan of the zonelist.
1765  *
1766  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1767  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1768  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1769  * unturned looking for a free page.
1770  */
1771 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1772                                                 nodemask_t *allowednodes)
1773 {
1774         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1775         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1776         int n;                          /* node that zone *z is on */
1777
1778         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1779         if (!zlc)
1780                 return 1;
1781
1782         i = z - zonelist->_zonerefs;
1783         n = zlc->z_to_n[i];
1784
1785         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1786         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1791  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1792  * from that zone don't waste time re-examining it.
1793  */
1794 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1795 {
1796         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1797         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1798
1799         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1800         if (!zlc)
1801                 return;
1802
1803         i = z - zonelist->_zonerefs;
1804
1805         set_bit(i, zlc->fullzones);
1806 }
1807
1808 /*
1809  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1810  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1811  */
1812 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1813 {
1814         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1815
1816         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1817         if (!zlc)
1818                 return;
1819
1820         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1821 }
1822
1823 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1824 {
1825         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1826 }
1827
1828 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1829 {
1830         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1831 }
1832
1833 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1834 {
1835         int i;
1836
1837         for_each_online_node(i)
1838                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1839                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1840                 else
1841                         zone_reclaim_mode = 1;
1842 }
1843
1844 #else   /* CONFIG_NUMA */
1845
1846 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1847 {
1848         return NULL;
1849 }
1850
1851 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1852                                 nodemask_t *allowednodes)
1853 {
1854         return 1;
1855 }
1856
1857 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1858 {
1859 }
1860
1861 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1862 {
1863 }
1864
1865 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1866 {
1867         return true;
1868 }
1869
1870 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1871 {
1872         return true;
1873 }
1874
1875 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1876 {
1877 }
1878 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1879
1880 /*
1881  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1882  * a page.
1883  */
1884 static struct page *
1885 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1886                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1887                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1888 {
1889         struct zoneref *z;
1890         struct page *page = NULL;
1891         int classzone_idx;
1892         struct zone *zone;
1893         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1894         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1895         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1896
1897         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1898 zonelist_scan:
1899         /*
1900          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1901          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1902          */
1903         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1904                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1905                 unsigned long mark;
1906
1907                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1908                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1909                                 continue;
1910                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1911                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1912                                 continue;
1913                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1914                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1915                         goto try_this_zone;
1916                 /*
1917                  * Distribute pages in proportion to the individual
1918                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1919                  * page was allocated in should have no effect on the
1920                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1921                  *
1922                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1923                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1924                  * slowpath is entered, which will do another pass
1925                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1926                  * back to remote zones that do not partake in the
1927                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1928                  */
1929                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1930                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1931                                 continue;
1932                         if (zone_reclaim_mode &&
1933                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1934                                 continue;
1935                 }
1936                 /*
1937                  * When allocating a page cache page for writing, we
1938                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1939                  * limit, such that no single zone holds more than its
1940                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1941                  * The dirty limits take into account the zone's
1942                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1943                  * should be able to balance it without having to
1944                  * write pages from its LRU list.
1945                  *
1946                  * This may look like it could increase pressure on
1947                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1948                  * before they are full.  But the pages that do spill
1949                  * over are limited as the lower zones are protected
1950                  * by this very same mechanism.  It should not become
1951                  * a practical burden to them.
1952                  *
1953                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1954                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1955                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1956                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1957                  * zones are together not big enough to reach the
1958                  * global limit.  The proper fix for these situations
1959                  * will require awareness of zones in the
1960                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1961                  */
1962                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1963                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1964                         goto this_zone_full;
1965
1966                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1967                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1968                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1969                         int ret;
1970
1971                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1972                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1973                                 /*
1974                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1975                                  * and before considering the first zone allowed
1976                                  * by the cpuset.
1977                                  */
1978                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1979                                 zlc_active = 1;
1980                                 did_zlc_setup = 1;
1981                         }
1982
1983                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1984                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1985                                 goto this_zone_full;
1986
1987                         /*
1988                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1989                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1990                          */
1991                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1992                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1993                                 continue;
1994
1995                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1996                         switch (ret) {
1997                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1998                                 /* did not scan */
1999                                 continue;
2000                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2001                                 /* scanned but unreclaimable */
2002                                 continue;
2003                         default:
2004                                 /* did we reclaim enough */
2005                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2006                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2007                                         goto try_this_zone;
2008
2009                                 /*
2010                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2011                                  * Only mark the zone full if checking the min
2012                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2013                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2014                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2015                                  * when the watermark is between the low and
2016                                  * min watermarks.
2017                                  */
2018                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2019                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2020                                         goto this_zone_full;
2021
2022                                 continue;
2023                         }
2024                 }
2025
2026 try_this_zone:
2027                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2028                                                 gfp_mask, migratetype);
2029                 if (page)
2030                         break;
2031 this_zone_full:
2032                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2033                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2034         }
2035
2036         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2037                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2038                 zlc_active = 0;
2039                 goto zonelist_scan;
2040         }
2041
2042         if (page)
2043                 /*
2044                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2045                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2046                  * that the caller is taking steps that will free more
2047                  * memory. The caller should avoid the page being used
2048                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2049                  */
2050                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2051
2052         return page;
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2057  * meminfo in irq context.
2058  */
2059 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2060 {
2061         bool ret = false;
2062
2063 #if NODES_SHIFT > 8
2064         ret = in_interrupt();
2065 #endif
2066         return ret;
2067 }
2068
2069 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2070                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2071                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2072
2073 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2074 {
2075         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2076
2077         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2078             debug_guardpage_minorder() > 0)
2079                 return;
2080
2081         /*
2082          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2083          * be inhibited in non-blockable contexts.
2084          */
2085         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2086                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2087
2088         /*
2089          * This documents exceptions given to allocations in certain
2090          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2091          * of allowed nodes.
2092          */
2093         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2094                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2095                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2096                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2097         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2098                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2099
2100         if (fmt) {
2101                 struct va_format vaf;
2102                 va_list args;
2103
2104                 va_start(args, fmt);
2105
2106                 vaf.fmt = fmt;
2107                 vaf.va = &args;
2108
2109                 pr_warn("%pV", &vaf);
2110
2111                 va_end(args);
2112         }
2113
2114         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2115                 current->comm, order, gfp_mask);
2116
2117         dump_stack();
2118         if (!should_suppress_show_mem())
2119                 show_mem(filter);
2120 }
2121
2122 static inline int
2123 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2124                                 unsigned long did_some_progress,
2125                                 unsigned long pages_reclaimed)
2126 {
2127         /* Do not loop if specifically requested */
2128         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2129                 return 0;
2130
2131         /* Always retry if specifically requested */
2132         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2133                 return 1;
2134
2135         /*
2136          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2137          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2138          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2139          */
2140         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2141                 return 0;
2142
2143         /*
2144          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2145          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2146          * implementations.
2147          */
2148         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2149                 return 1;
2150
2151         /*
2152          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2153          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2154          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2155          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2156          * allocation still fails, we stop retrying.
2157          */
2158         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2159                 return 1;
2160
2161         return 0;
2162 }
2163
2164 static inline struct page *
2165 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2166         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2167         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2168         int migratetype)
2169 {
2170         struct page *page;
2171
2172         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2173         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2174                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2175                 return NULL;
2176         }
2177
2178         /*
2179          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2180          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2181          * we're still under heavy pressure.
2182          */
2183         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2184                 order, zonelist, high_zoneidx,
2185                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2186                 preferred_zone, migratetype);
2187         if (page)
2188                 goto out;
2189
2190         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2191                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2192                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2193                         goto out;
2194                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2195                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2196                         goto out;
2197                 /*
2198                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2199                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2200                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2201                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2202                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2203                  */
2204                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2205                         goto out;
2206         }
2207         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2208         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2209
2210 out:
2211         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2212         return page;
2213 }
2214
2215 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2216 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2217 static struct page *
2218 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2219         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2220         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2221         int migratetype, bool sync_migration,
2222         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2223         unsigned long *did_some_progress)
2224 {
2225         if (!order)
2226                 return NULL;
2227
2228         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2229                 *deferred_compaction = true;
2230                 return NULL;
2231         }
2232
2233         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2234         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2235                                                 nodemask, sync_migration,
2236                                                 contended_compaction);
2237         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2238
2239         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2240                 struct page *page;
2241
2242                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2243                 drain_pages(get_cpu());
2244                 put_cpu();
2245
2246                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2247                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2248                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2249                                 preferred_zone, migratetype);
2250                 if (page) {
2251                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2252                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2253                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2254                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2255                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2256                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2257                         return page;
2258                 }
2259
2260                 /*
2261                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2262                  * The most likely reason is that pages exist,
2263                  * but not enough to satisfy watermarks.
2264                  */
2265                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2266
2267                 /*
2268                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2269                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2270                  */
2271                 if (sync_migration)
2272                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2273
2274                 cond_resched();
2275         }
2276
2277         return NULL;
2278 }
2279 #else
2280 static inline struct page *
2281 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2282         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2283         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2284         int migratetype, bool sync_migration,
2285         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2286         unsigned long *did_some_progress)
2287 {
2288         return NULL;
2289 }
2290 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2291
2292 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2293 static int
2294 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2295                   nodemask_t *nodemask)
2296 {
2297         struct reclaim_state reclaim_state;
2298         int progress;
2299
2300         cond_resched();
2301
2302         /* We now go into synchronous reclaim */
2303         cpuset_memory_pressure_bump();
2304         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2305         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2306         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2307         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2308
2309         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2310
2311         current->reclaim_state = NULL;
2312         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2313         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2314
2315         cond_resched();
2316
2317         return progress;
2318 }
2319
2320 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2321 static inline struct page *
2322 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2323         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2324         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2325         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2326 {
2327         struct page *page = NULL;
2328         bool drained = false;
2329
2330         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2331                                                nodemask);
2332         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2333                 return NULL;
2334
2335         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2336         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2337                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2338
2339 retry:
2340         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2341                                         zonelist, high_zoneidx,
2342                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2343                                         preferred_zone, migratetype);
2344
2345         /*
2346          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2347          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2348          */
2349         if (!page && !drained) {
2350                 drain_all_pages();
2351                 drained = true;
2352                 goto retry;
2353         }
2354
2355         return page;
2356 }
2357
2358 /*
2359  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2360  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2361  */
2362 static inline struct page *
2363 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2364         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2365         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2366         int migratetype)
2367 {
2368         struct page *page;
2369
2370         do {
2371                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2372                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2373                         preferred_zone, migratetype);
2374
2375                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2376                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2377         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2378
2379         return page;
2380 }
2381
2382 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2383                              struct zonelist *zonelist,
2384                              enum zone_type high_zoneidx,
2385                              struct zone *preferred_zone)
2386 {
2387         struct zoneref *z;
2388         struct zone *zone;
2389
2390         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2391                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2392                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2393                 /*
2394                  * Only reset the batches of zones that were actually
2395                  * considered in the fast path, we don't want to
2396                  * thrash fairness information for zones that are not
2397                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2398                  */
2399                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2400                         continue;
2401                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2402                                     high_wmark_pages(zone) -
2403                                     low_wmark_pages(zone) -
2404                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2405         }
2406 }
2407
2408 static inline int
2409 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2410 {
2411         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2412         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2413
2414         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2415         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2416
2417         /*
2418          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2419          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2420          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2421          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2422          */
2423         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2424
2425         if (!wait) {
2426                 /*
2427                  * Not worth trying to allocate harder for
2428                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2429                  */
2430                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2431                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2432                 /*
2433                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2434                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2435                  */
2436                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2437         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2438                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2439
2440         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2441                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2442                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2443                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2444                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2445                 else if (!in_interrupt() &&
2446                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2447                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2448                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2449         }
2450 #ifdef CONFIG_CMA
2451         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2452                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2453 #endif
2454         return alloc_flags;
2455 }
2456
2457 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2458 {
2459         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2460 }
2461
2462 static inline struct page *
2463 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2464         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2465         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2466         int migratetype)
2467 {
2468         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2469         struct page *page = NULL;
2470         int alloc_flags;
2471         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2472         unsigned long did_some_progress;
2473         bool sync_migration = false;
2474         bool deferred_compaction = false;
2475         bool contended_compaction = false;
2476
2477         /*
2478          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2479          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2480          * be using allocators in order of preference for an area that is
2481          * too large.
2482          */
2483         if (order >= MAX_ORDER) {
2484                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2485                 return NULL;
2486         }
2487
2488         /*
2489          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2490          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2491          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2492          * using a larger set of nodes after it has established that the
2493          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2494          * over allocated.
2495          */
2496         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2497                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2498                 goto nopage;
2499
2500 restart:
2501         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2502                          high_zoneidx, preferred_zone);
2503
2504         /*
2505          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2506          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2507          * to how we want to proceed.
2508          */
2509         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2510
2511         /*
2512          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2513          * cpusets.
2514          */
2515         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2516                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2517                                         &preferred_zone);
2518
2519 rebalance:
2520         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2521         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2522                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2523                         preferred_zone, migratetype);
2524         if (page)
2525                 goto got_pg;
2526
2527         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2528         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2529                 /*
2530                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2531                  * the allocation is high priority and these type of
2532                  * allocations are system rather than user orientated
2533                  */
2534                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2535
2536                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2537                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2538                                 preferred_zone, migratetype);
2539                 if (page) {
2540                         goto got_pg;
2541                 }
2542         }
2543
2544         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2545         if (!wait)
2546                 goto nopage;
2547
2548         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2549         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2550                 goto nopage;
2551
2552         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2553         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2554                 goto nopage;
2555
2556         /*
2557          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2558          * attempts after direct reclaim are synchronous
2559          */
2560         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2561                                         zonelist, high_zoneidx,
2562                                         nodemask,
2563                                         alloc_flags, preferred_zone,
2564                                         migratetype, sync_migration,
2565                                         &contended_compaction,
2566                                         &deferred_compaction,
2567                                         &did_some_progress);
2568         if (page)
2569                 goto got_pg;
2570         sync_migration = true;
2571
2572         /*
2573          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2574          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2575          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2576          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2577          */
2578         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2579                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2580                 goto nopage;
2581
2582         /* Try direct reclaim and then allocating */
2583         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2584                                         zonelist, high_zoneidx,
2585                                         nodemask,
2586                                         alloc_flags, preferred_zone,
2587                                         migratetype, &did_some_progress);
2588         if (page)
2589                 goto got_pg;
2590
2591         /*
2592          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2593          * running out of options and have to consider going OOM
2594          */
2595         if (!did_some_progress) {
2596                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2597                         if (oom_killer_disabled)
2598                                 goto nopage;
2599                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2600                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2601                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2602                                 goto nopage;
2603                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2604                                         zonelist, high_zoneidx,
2605                                         nodemask, preferred_zone,
2606                                         migratetype);
2607                         if (page)
2608                                 goto got_pg;
2609
2610                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2611                                 /*
2612                                  * The oom killer is not called for high-order
2613                                  * allocations that may fail, so if no progress
2614                                  * is being made, there are no other options and
2615                                  * retrying is unlikely to help.
2616                                  */
2617                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2618                                         goto nopage;
2619                                 /*
2620                                  * The oom killer is not called for lowmem
2621                                  * allocations to prevent needlessly killing
2622                                  * innocent tasks.
2623                                  */
2624                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2625                                         goto nopage;
2626                         }
2627
2628                         goto restart;
2629                 }
2630         }
2631
2632         /* Check if we should retry the allocation */
2633         pages_reclaimed += did_some_progress;
2634         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2635                                                 pages_reclaimed)) {
2636                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2637                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2638                 goto rebalance;
2639         } else {
2640                 /*
2641                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2642                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2643                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2644                  */
2645                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2646                                         zonelist, high_zoneidx,
2647                                         nodemask,
2648                                         alloc_flags, preferred_zone,
2649                                         migratetype, sync_migration,
2650                                         &contended_compaction,
2651                                         &deferred_compaction,
2652                                         &did_some_progress);
2653                 if (page)
2654                         goto got_pg;
2655         }
2656
2657 nopage:
2658         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2659         return page;
2660 got_pg:
2661         if (kmemcheck_enabled)
2662                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2663
2664         return page;
2665 }
2666
2667 /*
2668  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2669  */
2670 struct page *
2671 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2672                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2673 {
2674         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2675         struct zone *preferred_zone;
2676         struct page *page = NULL;
2677         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2678         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2679         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2680         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2681
2682         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2683
2684         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2685
2686         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2687
2688         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2689                 return NULL;
2690
2691         /*
2692          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2693          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2694          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2695          */
2696         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2697                 return NULL;
2698
2699         /*
2700          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2701          * verified in the (always inline) callee
2702          */
2703         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2704                 return NULL;
2705
2706 retry_cpuset:
2707         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2708
2709         /* The preferred zone is used for statistics later */
2710         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2711                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2712                                 &preferred_zone);
2713         if (!preferred_zone)
2714                 goto out;
2715
2716 #ifdef CONFIG_CMA
2717         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2718                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2719 #endif
2720         /* First allocation attempt */
2721         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2722                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2723                         preferred_zone, migratetype);
2724         if (unlikely(!page)) {
2725                 /*
2726                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2727                  * can deadlock because I/O on the device might not
2728                  * complete.
2729                  */
2730                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2731                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2732                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2733                                 preferred_zone, migratetype);
2734         }
2735
2736         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2737
2738 out:
2739         /*
2740          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2741          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2742          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2743          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2744          */
2745         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2746                 goto retry_cpuset;
2747
2748         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2749
2750         return page;
2751 }
2752 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2753
2754 /*
2755  * Common helper functions.
2756  */
2757 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2758 {
2759         struct page *page;
2760
2761         /*
2762          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2763          * a highmem page
2764          */
2765         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2766
2767         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2768         if (!page)
2769                 return 0;
2770         return (unsigned long) page_address(page);
2771 }
2772 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2773
2774 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2775 {
2776         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2777 }
2778 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2779
2780 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2781 {
2782         if (put_page_testzero(page)) {
2783                 if (order == 0)
2784                         free_hot_cold_page(page, 0);
2785                 else
2786                         __free_pages_ok(page, order);
2787         }
2788 }
2789
2790 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2791
2792 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2793 {
2794         if (addr != 0) {
2795                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2796                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2797         }
2798 }
2799
2800 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2801
2802 /*
2803  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2804  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2805  *
2806  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2807  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2808  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2809  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2810  *
2811  * The caller knows better which flags it relies on.
2812  */
2813 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2814 {
2815         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2816         __free_pages(page, order);
2817 }
2818
2819 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2820 {
2821         if (addr != 0) {
2822                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2823                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2824         }
2825 }
2826
2827 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2828 {
2829         if (addr) {
2830                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2831                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2832
2833                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2834                 while (used < alloc_end) {
2835                         free_page(used);
2836                         used += PAGE_SIZE;
2837                 }
2838         }
2839         return (void *)addr;
2840 }
2841
2842 /**
2843  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2844  * @size: the number of bytes to allocate
2845  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2846  *
2847  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2848  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2849  * allocate memory in power-of-two pages.
2850  *
2851  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2852  *
2853  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2854  */
2855 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2856 {
2857         unsigned int order = get_order(size);
2858         unsigned long addr;
2859
2860         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2861         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2862 }
2863 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2864
2865 /**
2866  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2867  *                         pages on a node.
2868  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2869  * @size: the number of bytes to allocate
2870  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2871  *
2872  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2873  * back.
2874  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2875  * but is not exact.
2876  */
2877 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2878 {
2879         unsigned order = get_order(size);
2880         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2881         if (!p)
2882                 return NULL;
2883         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2884 }
2885 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2886
2887 /**
2888  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2889  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2890  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2891  *
2892  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2893  */
2894 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2895 {
2896         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2897         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2898
2899         while (addr < end) {
2900                 free_page(addr);
2901                 addr += PAGE_SIZE;
2902         }
2903 }
2904 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2905
2906 /**
2907  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2908  * @offset: The zone index of the highest zone
2909  *
2910  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2911  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2912  * zone, the number of pages is calculated as:
2913  *     managed_pages - high_pages
2914  */
2915 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2916 {
2917         struct zoneref *z;
2918         struct zone *zone;
2919
2920         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2921         unsigned long sum = 0;
2922
2923         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2924
2925         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2926                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2927                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2928                 if (size > high)
2929                         sum += size - high;
2930         }
2931
2932         return sum;
2933 }
2934
2935 /**
2936  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2937  *
2938  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2939  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2940  */
2941 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2942 {
2943         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2944 }
2945 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2946
2947 /**
2948  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2949  *
2950  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2951  * high watermark within all zones.
2952  */
2953 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2954 {
2955         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2956 }
2957
2958 static inline void show_node(struct zone *zone)
2959 {
2960         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2961                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2962 }
2963
2964 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2965 {
2966         val->totalram = totalram_pages;
2967         val->sharedram = 0;
2968         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2969         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2970         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2971         val->freehigh = nr_free_highpages();
2972         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2973 }
2974
2975 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2976
2977 #ifdef CONFIG_NUMA
2978 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2979 {
2980         int zone_type;          /* needs to be signed */
2981         unsigned long managed_pages = 0;
2982         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2983
2984         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2985                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2986         val->totalram = managed_pages;
2987         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2988 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2989         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2990         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2991                         NR_FREE_PAGES);
2992 #else
2993         val->totalhigh = 0;
2994         val->freehigh = 0;
2995 #endif
2996         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2997 }
2998 #endif
2999
3000 /*
3001  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3002  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3003  */
3004 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3005 {
3006         bool ret = false;
3007         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3008
3009         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3010                 goto out;
3011
3012         do {
3013                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3014                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3015         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3016 out:
3017         return ret;
3018 }
3019
3020 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3021
3022 static void show_migration_types(unsigned char type)
3023 {
3024         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3025                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3026                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3027                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3028                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3029 #ifdef CONFIG_CMA
3030                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3031 #endif
3032 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3033                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3034 #endif
3035         };
3036         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3037         char *p = tmp;
3038         int i;
3039
3040         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3041                 if (type & (1 << i))
3042                         *p++ = types[i];
3043         }
3044
3045         *p = '\0';
3046         printk("(%s) ", tmp);
3047 }
3048
3049 /*
3050  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3051  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3052  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3053  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3054  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3055  */
3056 void show_free_areas(unsigned int filter)
3057 {
3058         int cpu;
3059         struct zone *zone;
3060
3061         for_each_populated_zone(zone) {
3062                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3063                         continue;
3064                 show_node(zone);
3065                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3066
3067                 for_each_online_cpu(cpu) {
3068                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3069
3070                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3071
3072                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3073                                cpu, pageset->pcp.high,
3074                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3075                 }
3076         }
3077
3078         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3079                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3080                 " unevictable:%lu"
3081                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3082                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3083                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3084                 " free_cma:%lu\n",
3085                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3086                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3087                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3088                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3089                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3090                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3091                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3092                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3093                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3094                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3095                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3096                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3097                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3098                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3099                 global_page_state(NR_SHMEM),
3100                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3101                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3102                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3103
3104         for_each_populated_zone(zone) {
3105                 int i;
3106
3107                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3108                         continue;
3109                 show_node(zone);
3110                 printk("%s"
3111                         " free:%lukB"
3112                         " min:%lukB"
3113                         " low:%lukB"
3114                         " high:%lukB"
3115                         " active_anon:%lukB"
3116                         " inactive_anon:%lukB"
3117                         " active_file:%lukB"
3118                         " inactive_file:%lukB"
3119                         " unevictable:%lukB"
3120                         " isolated(anon):%lukB"
3121                         " isolated(file):%lukB"
3122                         " present:%lukB"
3123                         " managed:%lukB"
3124                         " mlocked:%lukB"
3125                         " dirty:%lukB"
3126                         " writeback:%lukB"
3127                         " mapped:%lukB"
3128                         " shmem:%lukB"
3129                         " slab_reclaimable:%lukB"
3130                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3131                         " kernel_stack:%lukB"
3132                         " pagetables:%lukB"
3133                         " unstable:%lukB"
3134                         " bounce:%lukB"
3135                         " free_cma:%lukB"
3136                         " writeback_tmp:%lukB"
3137                         " pages_scanned:%lu"
3138                         " all_unreclaimable? %s"
3139                         "\n",
3140                         zone->name,
3141                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3142                         K(min_wmark_pages(zone)),
3143                         K(low_wmark_pages(zone)),
3144                         K(high_wmark_pages(zone)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3147                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3152                         K(zone->present_pages),
3153                         K(zone->managed_pages),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3155                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3156                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3159                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3161                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3162                                 THREAD_SIZE / 1024,
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3165                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3166                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3167                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3168                         zone->pages_scanned,
3169                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3170                         );
3171                 printk("lowmem_reserve[]:");
3172                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3173                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3174                 printk("\n");
3175         }
3176
3177         for_each_populated_zone(zone) {
3178                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3179                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3180
3181                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3182                         continue;
3183                 show_node(zone);
3184                 printk("%s: ", zone->name);
3185
3186                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3187                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3188                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3189                         int type;
3190
3191                         nr[order] = area->nr_free;
3192                         total += nr[order] << order;
3193
3194                         types[order] = 0;
3195                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3196                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3197                                         types[order] |= 1 << type;
3198                         }
3199                 }
3200                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3201                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3202                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3203                         if (nr[order])
3204                                 show_migration_types(types[order]);
3205                 }
3206                 printk("= %lukB\n", K(total));
3207         }
3208
3209         hugetlb_show_meminfo();
3210
3211         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3212
3213         show_swap_cache_info();
3214 }
3215
3216 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3217 {
3218         zoneref->zone = zone;
3219         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3220 }
3221
3222 /*
3223  * Builds allocation fallback zone lists.
3224  *
3225  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3226  */
3227 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3228                                 int nr_zones)
3229 {
3230         struct zone *zone;
3231         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3232
3233         do {
3234                 zone_type--;
3235                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3236                 if (populated_zone(zone)) {
3237                         zoneref_set_zone(zone,
3238                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3239                         check_highest_zone(zone_type);
3240                 }
3241         } while (zone_type);
3242
3243         return nr_zones;
3244 }
3245
3246
3247 /*
3248  *  zonelist_order:
3249  *  0 = automatic detection of better ordering.
3250  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3251  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3252  *
3253  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3254  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3255  */
3256 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3257 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3258 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3259
3260 /* zonelist order in the kernel.
3261  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3262  */
3263 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3264 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3265
3266
3267 #ifdef CONFIG_NUMA
3268 /* The value user specified ....changed by config */
3269 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3270 /* string for sysctl */
3271 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3272 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3273
3274 /*
3275  * interface for configure zonelist ordering.
3276  * command line option "numa_zonelist_order"
3277  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3278  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3279  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3280  */
3281
3282 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3283 {
3284         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3285                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3286         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3287                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3288         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3289                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3290         } else {
3291                 printk(KERN_WARNING
3292                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3293                         "%s\n", s);
3294                 return -EINVAL;
3295         }
3296         return 0;
3297 }
3298
3299 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3300 {
3301         int ret;
3302
3303         if (!s)
3304                 return 0;
3305
3306         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3307         if (ret == 0)
3308                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3309
3310         return ret;
3311 }
3312 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3313
3314 /*
3315  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3316  */
3317 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3318                 void __user *buffer, size_t *length,
3319                 loff_t *ppos)
3320 {
3321         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3322         int ret;
3323         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3324
3325         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3326         if (write) {
3327                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3328                         ret = -EINVAL;
3329                         goto out;
3330                 }
3331                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3332         }
3333         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3334         if (ret)
3335                 goto out;
3336         if (write) {
3337                 int oldval = user_zonelist_order;
3338
3339                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3340                 if (ret) {
3341                         /*
3342                          * bogus value.  restore saved string
3343                          */
3344                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3345                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3346                         user_zonelist_order = oldval;
3347                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3348                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3349                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3350                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3351                 }
3352         }
3353 out:
3354         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3355         return ret;
3356 }
3357
3358
3359 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3360 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3361
3362 /**
3363  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3364  * @node: node whose fallback list we're appending
3365  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3366  *
3367  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3368  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3369  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3370  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3371  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3372  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3373  * on them otherwise.
3374  * It returns -1 if no node is found.
3375  */
3376 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3377 {
3378         int n, val;
3379         int min_val = INT_MAX;
3380         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3381         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3382
3383         /* Use the local node if we haven't already */
3384         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3385                 node_set(node, *used_node_mask);
3386                 return node;
3387         }
3388
3389         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3390
3391                 /* Don't want a node to appear more than once */
3392                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3393                         continue;
3394
3395                 /* Use the distance array to find the distance */
3396                 val = node_distance(node, n);
3397
3398                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3399                 val += (n < node);
3400
3401                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3402                 tmp = cpumask_of_node(n);
3403                 if (!cpumask_empty(tmp))
3404                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3405
3406                 /* Slight preference for less loaded node */
3407                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3408                 val += node_load[n];
3409
3410                 if (val < min_val) {
3411                         min_val = val;
3412                         best_node = n;
3413                 }
3414         }
3415
3416         if (best_node >= 0)
3417                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3418
3419         return best_node;
3420 }
3421
3422
3423 /*
3424  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3425  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3426  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3427  */
3428 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3429 {
3430         int j;
3431         struct zonelist *zonelist;
3432
3433         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3434         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3435                 ;
3436         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3437         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3438         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * Build gfp_thisnode zonelists
3443  */
3444 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3445 {
3446         int j;
3447         struct zonelist *zonelist;
3448
3449         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3450         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3451         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3452         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3453 }
3454
3455 /*
3456  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3457  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3458  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3459  * may still exist in local DMA zone.
3460  */
3461 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3462
3463 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3464 {
3465         int pos, j, node;
3466         int zone_type;          /* needs to be signed */
3467         struct zone *z;
3468         struct zonelist *zonelist;
3469
3470         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3471         pos = 0;
3472         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3473                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3474                         node = node_order[j];
3475                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3476                         if (populated_zone(z)) {
3477                                 zoneref_set_zone(z,
3478                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3479                                 check_highest_zone(zone_type);
3480                         }
3481                 }
3482         }
3483         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3484         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3485 }
3486
3487 static int default_zonelist_order(void)
3488 {
3489         int nid, zone_type;
3490         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3491         struct zone *z;
3492         int average_size;
3493         /*
3494          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3495          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3496          * into OOM very easily.
3497          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3498          */
3499         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3500         low_kmem_size = 0;
3501         total_size = 0;
3502         for_each_online_node(nid) {
3503                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3504                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3505                         if (populated_zone(z)) {
3506                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3507                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3508                                 total_size += z->managed_pages;
3509                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3510                                 /*
3511                                  * If any node has only lowmem, then node order
3512                                  * is preferred to allow kernel allocations
3513                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3514                                  * on other nodes when there is an abundance of
3515                                  * lowmem available to allocate from.
3516                                  */
3517                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3518                         }
3519                 }
3520         }
3521         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3522             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3523                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3524         /*
3525          * look into each node's config.
3526          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3527          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3528          */
3529         average_size = total_size /
3530                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3531         for_each_online_node(nid) {
3532                 low_kmem_size = 0;
3533                 total_size = 0;
3534                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3535                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3536                         if (populated_zone(z)) {
3537                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3538                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3539                                 total_size += z->present_pages;
3540                         }
3541                 }
3542                 if (low_kmem_size &&
3543                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3544                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3545                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3546         }
3547         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3548 }
3549
3550 static void set_zonelist_order(void)
3551 {
3552         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3553                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3554         else
3555                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3556 }
3557
3558 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3559 {
3560         int j, node, load;
3561         enum zone_type i;
3562         nodemask_t used_mask;
3563         int local_node, prev_node;
3564         struct zonelist *zonelist;
3565         int order = current_zonelist_order;
3566
3567         /* initialize zonelists */
3568         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3569                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3570                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3571                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3572         }
3573
3574         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3575         local_node = pgdat->node_id;
3576         load = nr_online_nodes;
3577         prev_node = local_node;
3578         nodes_clear(used_mask);
3579
3580         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3581         j = 0;
3582
3583         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3584                 /*
3585                  * We don't want to pressure a particular node.
3586                  * So adding penalty to the first node in same
3587                  * distance group to make it round-robin.
3588                  */
3589                 if (node_distance(local_node, node) !=
3590                     node_distance(local_node, prev_node))
3591                         node_load[node] = load;
3592
3593                 prev_node = node;
3594                 load--;
3595                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3596                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3597                 else
3598                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3599         }
3600
3601         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3602                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3603                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3604         }
3605
3606         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3607 }
3608
3609 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3610 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3611 {
3612         struct zonelist *zonelist;
3613         struct zonelist_cache *zlc;
3614         struct zoneref *z;
3615
3616         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3617         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3618         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3619         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3620                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3621 }
3622
3623 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3624 /*
3625  * Return node id of node used for "local" allocations.
3626  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3627  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3628  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3629  */
3630 int local_memory_node(int node)
3631 {
3632         struct zone *zone;
3633
3634         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3635                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3636                                    NULL,
3637                                    &zone);
3638         return zone->node;
3639 }
3640 #endif
3641
3642 #else   /* CONFIG_NUMA */
3643
3644 static void set_zonelist_order(void)
3645 {
3646         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3647 }
3648
3649 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3650 {
3651         int node, local_node;
3652         enum zone_type j;
3653         struct zonelist *zonelist;
3654
3655         local_node = pgdat->node_id;
3656
3657         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3658         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3659
3660         /*
3661          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3662          * of all the other nodes.
3663          * We don't want to pressure a particular node, so when
3664          * building the zones for node N, we make sure that the
3665          * zones coming right after the local ones are those from
3666          * node N+1 (modulo N)
3667          */
3668         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3669                 if (!node_online(node))
3670                         continue;
3671                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3672         }
3673         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3674                 if (!node_online(node))
3675                         continue;
3676                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3677         }
3678
3679         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3680         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3681 }
3682
3683 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3684 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3685 {
3686         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3687 }
3688
3689 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3690
3691 /*
3692  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3693  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3694  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3695  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3696  * with interrupts disabled.
3697  *
3698  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3699  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3700  * hotplugged processors.
3701  *
3702  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3703  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3704  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3705  */
3706 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3707 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3708 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3709
3710 /*
3711  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3712  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3713  */
3714 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3715
3716 /* return values int ....just for stop_machine() */
3717 static int __build_all_zonelists(void *data)
3718 {
3719         int nid;
3720         int cpu;
3721         pg_data_t *self = data;
3722
3723 #ifdef CONFIG_NUMA
3724         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3725 #endif
3726
3727         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3728                 build_zonelists(self);
3729                 build_zonelist_cache(self);
3730         }
3731
3732         for_each_online_node(nid) {
3733                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3734
3735                 build_zonelists(pgdat);
3736                 build_zonelist_cache(pgdat);
3737         }
3738
3739         /*
3740          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3741          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3742          * each zone will be allocated later when the per cpu
3743          * allocator is available.
3744          *
3745          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3746          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3747          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3748          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3749          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3750          * (a chicken-egg dilemma).
3751          */
3752         for_each_possible_cpu(cpu) {
3753                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3754
3755 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3756                 /*
3757                  * We now know the "local memory node" for each node--
3758                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3759                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3760                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3761                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3762                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3763                  */
3764                 if (cpu_online(cpu))
3765                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3766 #endif
3767         }
3768
3769         return 0;
3770 }
3771
3772 /*
3773  * Called with zonelists_mutex held always
3774  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3775  */
3776 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3777 {
3778         set_zonelist_order();
3779
3780         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3781                 __build_all_zonelists(NULL);
3782                 mminit_verify_zonelist();
3783                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3784         } else {
3785 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3786                 if (zone)
3787                         setup_zone_pageset(zone);
3788 #endif
3789                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3790                    of zonelist */
3791                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3792                 /* cpuset refresh routine should be here */
3793         }
3794         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3795         /*
3796          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3797          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3798          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3799          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3800          * disabled and enable it later
3801          */
3802         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3803                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3804         else
3805                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3806
3807         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3808                 "Total pages: %ld\n",
3809                         nr_online_nodes,
3810                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3811                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3812                         vm_total_pages);
3813 #ifdef CONFIG_NUMA
3814         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3815 #endif
3816 }
3817
3818 /*
3819  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3820  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3821  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3822  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3823  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3824  * conservative, even though it seems large.
3825  *
3826  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3827  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3828  */
3829 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3830
3831 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3832 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3833 {
3834         unsigned long size = 1;
3835
3836         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3837
3838         while (size < pages)
3839                 size <<= 1;
3840
3841         /*
3842          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3843          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3844          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3845          */
3846         size = min(size, 4096UL);
3847
3848         return max(size, 4UL);
3849 }
3850 #else
3851 /*
3852  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3853  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3854  *
3855  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3856  *
3857  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3858  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3859  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3860  *
3861  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3862  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3863  *
3864  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3865  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3866  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3867  */
3868 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3869 {
3870         return 4096UL;
3871 }
3872 #endif
3873
3874 /*
3875  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3876  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3877  * hash function before the remainder is taken.
3878  */
3879 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3880 {
3881         return ffz(~size);
3882 }
3883
3884 /*
3885  * Check if a pageblock contains reserved pages
3886  */
3887 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3888 {
3889         unsigned long pfn;
3890
3891         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3892                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3893                         return 1;
3894         }
3895         return 0;
3896 }
3897
3898 /*
3899  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3900  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3901  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3902  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3903  * blocks as reclaim kicks in
3904  */
3905 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3906 {
3907         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3908         struct page *page;
3909         unsigned long block_migratetype;
3910         int reserve;
3911
3912         /*
3913          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3914          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3915          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3916          * the block.
3917          */
3918         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3919         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3920         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3921         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3922                                                         pageblock_order;
3923
3924         /*
3925          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3926          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3927          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3928          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3929          * future allocation of hugepages at runtime.
3930          */
3931         reserve = min(2, reserve);
3932
3933         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3934                 if (!pfn_valid(pfn))
3935                         continue;
3936                 page = pfn_to_page(pfn);
3937
3938                 /* Watch out for overlapping nodes */
3939                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3940                         continue;
3941
3942                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3943
3944                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3945                 if (reserve > 0) {
3946                         /*
3947                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3948                          * them.
3949                          */
3950                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3951                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3952                                 continue;
3953
3954                         /* If this block is reserved, account for it */
3955                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3956                                 reserve--;
3957                                 continue;
3958                         }
3959
3960                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3961                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3962                                 set_pageblock_migratetype(page,
3963                                                         MIGRATE_RESERVE);
3964                                 move_freepages_block(zone, page,
3965                                                         MIGRATE_RESERVE);
3966                                 reserve--;
3967                                 continue;
3968                         }
3969                 }
3970
3971                 /*
3972                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3973                  * take it back
3974                  */
3975                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3976                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3977                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3978                 }
3979         }
3980 }
3981
3982 /*
3983  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3984  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3985  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3986  */
3987 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3988                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3989 {
3990         struct page *page;
3991         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3992         unsigned long pfn;
3993         struct zone *z;
3994
3995         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3996                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3997
3998         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3999         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4000                 /*
4001                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4002                  * handed to this function.  They do not
4003                  * exist on hotplugged memory.
4004                  */
4005                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4006                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4007                                 continue;
4008                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4009                                 continue;
4010                 }
4011                 page = pfn_to_page(pfn);
4012                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4013                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4014                 init_page_count(page);
4015                 page_mapcount_reset(page);
4016                 page_cpupid_reset_last(page);
4017                 SetPageReserved(page);
4018                 /*
4019                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4020                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4021                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4022                  * the address space during boot when many long-lived
4023                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4024                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4025                  * setup_zone_migrate_reserve()
4026                  *
4027                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4028                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4029                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4030                  * pfn out of zone.
4031                  */
4032                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4033                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4034                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4035                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4036
4037                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4038 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4039                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4040                 if (!is_highmem_idx(zone))
4041                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4042 #endif
4043         }
4044 }
4045
4046 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4047 {
4048         int order, t;
4049         for_each_migratetype_order(order, t) {
4050                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4051                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4052         }
4053 }
4054
4055 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4056 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4057         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4058 #endif
4059
4060 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4061 {
4062 #ifdef CONFIG_MMU
4063         int batch;
4064
4065         /*
4066          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4067          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4068          *
4069          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4070          */
4071         batch = zone->managed_pages / 1024;
4072         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4073                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4074         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4075         if (batch < 1)
4076                 batch = 1;
4077
4078         /*
4079          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4080          * of 2 value was found to be more likely to have
4081          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4082          *
4083          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4084          * batches of pages, one task can end up with a lot
4085          * of pages of one half of the possible page colors
4086          * and the other with pages of the other colors.
4087          */
4088         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4089
4090         return batch;
4091
4092 #else
4093         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4094          * conditions.
4095          *
4096          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4097          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4098          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4099          *
4100          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4101          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4102          * can be a significant delay between the individual batches being
4103          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4104          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4105          */
4106         return 0;
4107 #endif
4108 }
4109
4110 /*
4111  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4112  * ->batch must never be higher then ->high.
4113  * The following function updates them in a safe manner without read side
4114  * locking.
4115  *
4116  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4117  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4118  *
4119  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4120  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4121  * exist).
4122  */
4123 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4124                 unsigned long batch)
4125 {
4126        /* start with a fail safe value for batch */
4127         pcp->batch = 1;
4128         smp_wmb();
4129
4130        /* Update high, then batch, in order */
4131         pcp->high = high;
4132         smp_wmb();
4133
4134         pcp->batch = batch;
4135 }
4136
4137 /* a companion to pageset_set_high() */
4138 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4139 {
4140         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4141 }
4142
4143 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4144 {
4145         struct per_cpu_pages *pcp;
4146         int migratetype;
4147
4148         memset(p, 0, sizeof(*p));
4149
4150         pcp = &p->pcp;
4151         pcp->count = 0;
4152         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4153                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4154 }
4155
4156 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4157 {
4158         pageset_init(p);
4159         pageset_set_batch(p, batch);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4164  * to the value high for the pageset p.
4165  */
4166 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4167                                 unsigned long high)
4168 {
4169         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4170         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4171                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4172
4173         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4174 }
4175
4176 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4177                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4178 {
4179         if (percpu_pagelist_fraction)
4180                 pageset_set_high(pcp,
4181                         (zone->managed_pages /
4182                                 percpu_pagelist_fraction));
4183         else
4184                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4185 }
4186
4187 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4188 {
4189         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4190
4191         pageset_init(pcp);
4192         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4193 }
4194
4195 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4196 {
4197         int cpu;
4198         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4199         for_each_possible_cpu(cpu)
4200                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4201 }
4202
4203 /*
4204  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4205  * Before this call only boot pagesets were available.
4206  */
4207 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4208 {
4209         struct zone *zone;
4210
4211         for_each_populated_zone(zone)
4212                 setup_zone_pageset(zone);
4213 }
4214
4215 static noinline __init_refok
4216 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4217 {
4218         int i;
4219         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4220         size_t alloc_size;
4221
4222         /*
4223          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4224          * per zone.
4225          */
4226         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4227                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4228         zone->wait_table_bits =
4229                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4230         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4231                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4232
4233         if (!slab_is_available()) {
4234                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4235                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4236         } else {
4237                 /*
4238                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4239                  * via memory hot-add.
4240                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4241                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4242                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4243                  * node itself as well.
4244                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4245                  * necessary.
4246                  */
4247                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4248         }
4249         if (!zone->wait_table)
4250                 return -ENOMEM;
4251
4252         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4253                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4254
4255         return 0;
4256 }
4257
4258 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4259 {
4260         /*
4261          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4262          * relies on the ability of the linker to provide the
4263          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4264          */
4265         zone->pageset = &boot_pageset;
4266
4267         if (populated_zone(zone))
4268                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4269                         zone->name, zone->present_pages,
4270                                          zone_batchsize(zone));
4271 }
4272
4273 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4274                                         unsigned long zone_start_pfn,
4275                                         unsigned long size,
4276                                         enum memmap_context context)
4277 {
4278         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4279         int ret;
4280         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4281         if (ret)
4282                 return ret;
4283         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4284
4285         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4286
4287         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4288                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4289                         pgdat->node_id,
4290                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4291                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4292
4293         zone_init_free_lists(zone);
4294
4295         return 0;
4296 }
4297
4298 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4299 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4300 /*
4301  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4302  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4303  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4304  * alternative
4305  */
4306 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4307 {
4308         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4309         int nid;
4310         /*
4311          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4312          * when the kernel is running single-threaded.
4313          */
4314         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4315         static int __meminitdata last_nid;
4316
4317         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4318                 return last_nid;
4319
4320         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4321         if (nid != -1) {
4322                 last_start_pfn = start_pfn;
4323                 last_end_pfn = end_pfn;
4324                 last_nid = nid;
4325         }
4326
4327         return nid;
4328 }
4329 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4330
4331 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4332 {
4333         int nid;
4334
4335         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4336         if (nid >= 0)
4337                 return nid;
4338         /* just returns 0 */
4339         return 0;
4340 }
4341
4342 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4343 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4344 {
4345         int nid;
4346
4347         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4348         if (nid >= 0 && nid != node)
4349                 return false;
4350         return true;
4351 }
4352 #endif
4353
4354 /**
4355  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4356  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4357  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4358  *
4359  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4360  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4361  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4362  */
4363 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4364 {
4365         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4366         int i, this_nid;
4367
4368         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4369                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4370                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4371
4372                 if (start_pfn < end_pfn)
4373                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4374                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4375                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4376         }
4377 }
4378
4379 /**
4380  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4381  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4382  *
4383  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4384  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4385  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4386  */
4387 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4388 {
4389         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4390         int i, this_nid;
4391
4392         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4393                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4394 }
4395
4396 /**
4397  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4398  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4399  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4400  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4401  *
4402  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4403  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4404  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4405  * PFNs will be 0.
4406  */
4407 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4408                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4409 {
4410         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4411         int i;
4412
4413         *start_pfn = -1UL;
4414         *end_pfn = 0;
4415
4416         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4417                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4418                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4419         }
4420
4421         if (*start_pfn == -1UL)
4422                 *start_pfn = 0;
4423 }
4424
4425 /*
4426  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4427  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4428  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4429  */
4430 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4431 {
4432         int zone_index;
4433         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4434                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4435                         continue;
4436
4437                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4438                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4439                         break;
4440         }
4441
4442         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4443         movable_zone = zone_index;
4444 }
4445
4446 /*
4447  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4448  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4449  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4450  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4451  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4452  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4453  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4454  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4455  */
4456 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4457                                         unsigned long zone_type,
4458                                         unsigned long node_start_pfn,
4459                                         unsigned long node_end_pfn,
4460                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4461                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4462 {
4463         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4464         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4465                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4466                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4467                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4468                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4469                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4470
4471                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4472                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4473                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4474                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4475
4476                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4477                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4478                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4479         }
4480 }
4481
4482 /*
4483  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4484  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4485  */
4486 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4487                                         unsigned long zone_type,
4488                                         unsigned long node_start_pfn,
4489                                         unsigned long node_end_pfn,
4490                                         unsigned long *ignored)
4491 {
4492         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4493
4494         /* Get the start and end of the zone */
4495         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4496         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4497         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4498                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4499                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4500
4501         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4502         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4503                 return 0;
4504
4505         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4506         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4507         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4508
4509         /* Return the spanned pages */
4510         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4511 }
4512
4513 /*
4514  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4515  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4516  */
4517 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4518                                 unsigned long range_start_pfn,
4519                                 unsigned long range_end_pfn)
4520 {
4521         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4522         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4523         int i;
4524
4525         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4526                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4527                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4528                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4529         }
4530         return nr_absent;
4531 }
4532
4533 /**
4534  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4535  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4536  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4537  *
4538  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4539  */
4540 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4541                                                         unsigned long end_pfn)
4542 {
4543         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4544 }
4545
4546 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4547 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4548                                         unsigned long zone_type,
4549                                         unsigned long node_start_pfn,
4550                                         unsigned long node_end_pfn,
4551                                         unsigned long *ignored)
4552 {
4553         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4554         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4555         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4556
4557         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4558         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4559
4560         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4561                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4562                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4563         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4564 }
4565
4566 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4567 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4568                                         unsigned long zone_type,
4569                                         unsigned long node_start_pfn,
4570                                         unsigned long node_end_pfn,
4571                                         unsigned long *zones_size)
4572 {
4573         return zones_size[zone_type];
4574 }
4575
4576 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4577                                                 unsigned long zone_type,
4578                                                 unsigned long node_start_pfn,
4579                                                 unsigned long node_end_pfn,
4580                                                 unsigned long *zholes_size)
4581 {
4582         if (!zholes_size)
4583                 return 0;
4584
4585         return zholes_size[zone_type];
4586 }
4587
4588 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4589
4590 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4591                                                 unsigned long node_start_pfn,
4592                                                 unsigned long node_end_pfn,
4593                                                 unsigned long *zones_size,
4594                                                 unsigned long *zholes_size)
4595 {
4596         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4597         enum zone_type i;
4598
4599         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4600                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4601                                                          node_start_pfn,
4602                                                          node_end_pfn,
4603                                                          zones_size);
4604         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4605
4606         realtotalpages = totalpages;
4607         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4608                 realtotalpages -=
4609                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4610                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4611                                                   zholes_size);
4612         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4613         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4614                                                         realtotalpages);
4615 }
4616
4617 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4618 /*
4619  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4620  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4621  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4622  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4623  * bytes.
4624  */
4625 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4626 {
4627         unsigned long usemapsize;
4628
4629         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4630         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4631         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4632         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4633         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4634
4635         return usemapsize / 8;
4636 }
4637
4638 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4639                                 struct zone *zone,
4640                                 unsigned long zone_start_pfn,
4641                                 unsigned long zonesize)
4642 {
4643         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4644         zone->pageblock_flags = NULL;
4645         if (usemapsize)
4646                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4647                                                                    usemapsize);
4648 }
4649 #else
4650 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4651                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4652 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4653
4654 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4655
4656 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4657 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4658 {
4659         unsigned int order;
4660
4661         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4662         if (pageblock_order)
4663                 return;
4664
4665         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4666                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4667         else
4668                 order = MAX_ORDER - 1;
4669
4670         /*
4671          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4672          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4673          * powerpc.
4674          */
4675         pageblock_order = order;
4676 }
4677 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4678
4679 /*
4680  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4681  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4682  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4683  * the kernel config
4684  */
4685 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4686 {
4687 }
4688
4689 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4690
4691 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4692                                                    unsigned long present_pages)
4693 {
4694         unsigned long pages = spanned_pages;
4695
4696         /*
4697          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4698          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4699          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4700          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4701          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4702          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4703          */
4704         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4705             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4706                 pages = present_pages;
4707
4708         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4709 }
4710
4711 /*
4712  * Set up the zone data structures:
4713  *   - mark all pages reserved
4714  *   - mark all memory queues empty
4715  *   - clear the memory bitmaps
4716  *
4717  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4718  */
4719 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4720                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4721                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4722 {
4723         enum zone_type j;
4724         int nid = pgdat->node_id;
4725         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4726         int ret;
4727
4728         pgdat_resize_init(pgdat);
4729 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4730         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4731         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4732         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4733 #endif
4734         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4735         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4736         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4737
4738         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4739                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4740                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4741
4742                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4743                                                   node_end_pfn, zones_size);
4744                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4745                                                                 node_start_pfn,
4746                                                                 node_end_pfn,
4747                                                                 zholes_size);
4748
4749                 /*
4750                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4751                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4752                  * and per-cpu initialisations
4753                  */
4754                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4755                 if (freesize >= memmap_pages) {
4756                         freesize -= memmap_pages;
4757                         if (memmap_pages)
4758                                 printk(KERN_DEBUG
4759                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4760                                        zone_names[j], memmap_pages);
4761                 } else
4762                         printk(KERN_WARNING
4763                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4764                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4765
4766                 /* Account for reserved pages */
4767                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4768                         freesize -= dma_reserve;
4769                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4770                                         zone_names[0], dma_reserve);
4771                 }
4772
4773                 if (!is_highmem_idx(j))
4774                         nr_kernel_pages += freesize;
4775                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4776                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4777                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4778                 nr_all_pages += freesize;
4779
4780                 zone->spanned_pages = size;
4781                 zone->present_pages = realsize;
4782                 /*
4783                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4784                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4785                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4786                  */
4787                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4788 #ifdef CONFIG_NUMA
4789                 zone->node = nid;
4790                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4791                                                 / 100;
4792                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4793 #endif
4794                 zone->name = zone_names[j];
4795                 spin_lock_init(&zone->lock);
4796                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4797                 zone_seqlock_init(zone);
4798                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4799                 zone_pcp_init(zone);
4800
4801                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4802                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4803
4804                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4805                 if (!size)
4806                         continue;
4807
4808                 set_pageblock_order();
4809                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4810                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4811                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4812                 BUG_ON(ret);
4813                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4814                 zone_start_pfn += size;
4815         }
4816 }
4817
4818 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4819 {
4820         /* Skip empty nodes */
4821         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4822                 return;
4823
4824 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4825         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4826         if (!pgdat->node_mem_map) {
4827                 unsigned long size, start, end;
4828                 struct page *map;
4829
4830                 /*
4831                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4832                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4833                  * for the buddy allocator to function correctly.
4834                  */
4835                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4836                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4837                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4838                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4839                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4840                 if (!map)
4841                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4842                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4843         }
4844 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4845         /*
4846          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4847          */
4848         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4849                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4850 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4851                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4852                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4853 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4854         }
4855 #endif
4856 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4857 }
4858
4859 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4860                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4861 {
4862         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4863         unsigned long start_pfn = 0;
4864         unsigned long end_pfn = 0;
4865
4866         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4867         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4868
4869         pgdat->node_id = nid;
4870         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4871         init_zone_allows_reclaim(nid);
4872 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4873         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4874 #endif
4875         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4876                                   zones_size, zholes_size);
4877
4878         alloc_node_mem_map(pgdat);
4879 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4880         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4881                 nid, (unsigned long)pgdat,
4882                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4883 #endif
4884
4885         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4886                             zones_size, zholes_size);
4887 }
4888
4889 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4890
4891 #if MAX_NUMNODES > 1
4892 /*
4893  * Figure out the number of possible node ids.
4894  */
4895 void __init setup_nr_node_ids(void)
4896 {
4897         unsigned int node;
4898         unsigned int highest = 0;
4899
4900         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4901                 highest = node;
4902         nr_node_ids = highest + 1;
4903 }
4904 #endif
4905
4906 /**
4907  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4908  *
4909  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4910  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4911  * all the nodes.
4912  *
4913  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4914  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4915  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4916  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4917  *
4918  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4919  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4920  * populated node map.
4921  *
4922  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4923  * requirement (single node).
4924  */
4925 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4926 {
4927         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4928         unsigned long start, end, mask;
4929         int last_nid = -1;
4930         int i, nid;
4931
4932         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4933                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4934                         last_nid = nid;
4935                         last_end = end;
4936                         continue;
4937                 }
4938
4939                 /*
4940                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4941                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4942                  * too coarse to separate the current node from the last.
4943                  */
4944                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4945                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4946                         mask <<= 1;
4947
4948                 /* accumulate all internode masks */
4949                 accl_mask |= mask;
4950         }
4951
4952         /* convert mask to number of pages */
4953         return ~accl_mask + 1;
4954 }
4955
4956 /* Find the lowest pfn for a node */
4957 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4958 {
4959         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4960         unsigned long start_pfn;
4961         int i;
4962
4963         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4964                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4965
4966         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4967                 printk(KERN_WARNING
4968                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4969                 return 0;
4970         }
4971
4972         return min_pfn;
4973 }
4974
4975 /**
4976  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4977  *
4978  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4979  * add_active_range().
4980  */
4981 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4982 {
4983         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4984 }
4985
4986 /*
4987  * early_calculate_totalpages()
4988  * Sum pages in active regions for movable zone.
4989  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4990  */
4991 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4992 {
4993         unsigned long totalpages = 0;
4994         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4995         int i, nid;
4996
4997         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4998                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4999
5000                 totalpages += pages;
5001                 if (pages)
5002                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5003         }
5004         return totalpages;
5005 }
5006
5007 /*
5008  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5009  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5010  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5011  * others
5012  */
5013 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5014 {
5015         int i, nid;
5016         unsigned long usable_startpfn;
5017         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5018         /* save the state before borrow the nodemask */
5019         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5020         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5021         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5022
5023         /*
5024          * If movablecore was specified, calculate what size of
5025          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5026          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5027          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5028          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5029          * what movablecore would have allowed.
5030          */
5031         if (required_movablecore) {
5032                 unsigned long corepages;
5033
5034                 /*
5035                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5036                  * was requested by the user
5037                  */
5038                 required_movablecore =
5039                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5040                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5041
5042                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5043         }
5044
5045         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5046         if (!required_kernelcore)
5047                 goto out;
5048
5049         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5050         find_usable_zone_for_movable();
5051         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5052
5053 restart:
5054         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5055         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5056         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5057                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5058
5059                 /*
5060                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5061                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5062                  * amount of memory for the kernel
5063                  */
5064                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5065                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5066
5067                 /*
5068                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5069                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5070                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5071                  */
5072                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5073
5074                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5075                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5076                         unsigned long size_pages;
5077
5078                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5079                         if (start_pfn >= end_pfn)
5080                                 continue;
5081
5082                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5083                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5084                                 unsigned long kernel_pages;
5085                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5086                                                                 - start_pfn;
5087
5088                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5089                                                         kernelcore_remaining);
5090                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5091                                                         required_kernelcore);
5092
5093                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5094                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5095
5096                                         /*
5097                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5098                                          * that if we have to rebalance
5099                                          * kernelcore across nodes, we will
5100                                          * not double account here
5101                                          */
5102                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5103                                         continue;
5104                                 }
5105                                 start_pfn = usable_startpfn;
5106                         }
5107
5108                         /*
5109                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5110                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5111                          * number of pages used as kernelcore
5112                          */
5113                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5114                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5115                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5116                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5117
5118                         /*
5119                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5120                          * break if the kernelcore for this node has been
5121                          * satisfied
5122                          */
5123                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5124                                                                 size_pages);
5125                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5126                         if (!kernelcore_remaining)
5127                                 break;
5128                 }
5129         }
5130
5131         /*
5132          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5133          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5134          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5135          * satisfied
5136          */
5137         usable_nodes--;
5138         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5139                 goto restart;
5140
5141         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5142         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5143                 zone_movable_pfn[nid] =
5144                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5145
5146 out:
5147         /* restore the node_state */
5148         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5149 }
5150
5151 /* Any regular or high memory on that node ? */
5152 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5153 {
5154         enum zone_type zone_type;
5155
5156         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5157                 return;
5158
5159         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5160                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5161                 if (populated_zone(zone)) {
5162                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5163                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5164                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5165                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5166                         break;
5167                 }
5168         }
5169 }
5170
5171 /**
5172  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5173  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5174  *
5175  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5176  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5177  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5178  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5179  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5180  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5181  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5182  * at arch_max_dma_pfn.
5183  */
5184 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5185 {
5186         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5187         int i, nid;
5188
5189         /* Record where the zone boundaries are */
5190         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5191                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5192         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5193                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5194         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5195         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5196         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5197                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5198                         continue;
5199                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5200                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5201                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5202                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5203         }
5204         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5205         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5206
5207         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5208         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5209         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5210
5211         /* Print out the zone ranges */
5212         printk("Zone ranges:\n");
5213         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5214                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5215                         continue;
5216                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5217                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5218                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5219                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5220                 else
5221                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5222                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5223                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5224                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5225         }
5226
5227         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5228         printk("Movable zone start for each node\n");
5229         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5230                 if (zone_movable_pfn[i])
5231                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5232                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5233         }
5234
5235         /* Print out the early node map */
5236         printk("Early memory node ranges\n");
5237         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5238                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5239                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5240
5241         /* Initialise every node */
5242         mminit_verify_pageflags_layout();
5243         setup_nr_node_ids();
5244         for_each_online_node(nid) {
5245                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5246                 free_area_init_node(nid, NULL,
5247                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5248
5249                 /* Any memory on that node */
5250                 if (pgdat->node_present_pages)
5251                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5252                 check_for_memory(pgdat, nid);
5253         }
5254 }
5255
5256 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5257 {
5258         unsigned long long coremem;
5259         if (!p)
5260                 return -EINVAL;
5261
5262         coremem = memparse(p, &p);
5263         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5264
5265         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5266         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5267
5268         return 0;
5269 }
5270
5271 /*
5272  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5273  * cannot be reclaimed or migrated.
5274  */
5275 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5276 {
5277         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5278 }
5279
5280 /*
5281  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5282  * can be reclaimed or migrated.
5283  */
5284 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5285 {
5286         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5287 }
5288
5289 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5290 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5291
5292 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5293
5294 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5295 {
5296         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5297         page_zone(page)->managed_pages += count;
5298         totalram_pages += count;
5299 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5300         if (PageHighMem(page))
5301                 totalhigh_pages += count;
5302 #endif
5303         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5304 }
5305 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5306
5307 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5308 {
5309         void *pos;
5310         unsigned long pages = 0;
5311
5312         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5313         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5314         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5315                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5316                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5317                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5318         }
5319
5320         if (pages && s)
5321                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5322                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5323
5324         return pages;
5325 }
5326 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5327
5328 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5329 void free_highmem_page(struct page *page)
5330 {
5331         __free_reserved_page(page);
5332         totalram_pages++;
5333         page_zone(page)->managed_pages++;
5334         totalhigh_pages++;
5335 }
5336 #endif
5337
5338
5339 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5340 {
5341         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5342         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5343
5344         physpages = get_num_physpages();
5345         codesize = _etext - _stext;
5346         datasize = _edata - _sdata;
5347         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5348         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5349         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5350         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5351
5352         /*
5353          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5354          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5355          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5356          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5357          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5358          */
5359 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5360         do { \
5361                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5362                         size -= adj; \
5363         } while (0)
5364
5365         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5366                      _sinittext, init_code_size);
5367         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5368         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5369         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5370         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5371
5372 #undef  adj_init_size
5373
5374         printk("Memory: %luK/%luK available "
5375                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5376                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5377 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5378                ", %luK highmem"
5379 #endif
5380                "%s%s)\n",
5381                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5382                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5383                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5384                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5385 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5386                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5387 #endif
5388                str ? ", " : "", str ? str : "");
5389 }
5390
5391 /**
5392  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5393  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5394  *
5395  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5396  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5397  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5398  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5399  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5400  * smaller per-cpu batchsize.
5401  */
5402 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5403 {
5404         dma_reserve = new_dma_reserve;
5405 }
5406
5407 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5408 {
5409         free_area_init_node(0, zones_size,
5410                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5411 }
5412
5413 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5414                                  unsigned long action, void *hcpu)
5415 {
5416         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5417
5418         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5419                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5420                 drain_pages(cpu);
5421
5422                 /*
5423                  * Spill the event counters of the dead processor
5424                  * into the current processors event counters.
5425                  * This artificially elevates the count of the current
5426                  * processor.
5427                  */
5428                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5429
5430                 /*
5431                  * Zero the differential counters of the dead processor
5432                  * so that the vm statistics are consistent.
5433                  *
5434                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5435                  * race with what we are doing.
5436                  */
5437                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5438         }
5439         return NOTIFY_OK;
5440 }
5441
5442 void __init page_alloc_init(void)
5443 {
5444         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5445 }
5446
5447 /*
5448  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5449  *      or min_free_kbytes changes.
5450  */
5451 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5452 {
5453         struct pglist_data *pgdat;
5454         unsigned long reserve_pages = 0;
5455         enum zone_type i, j;
5456
5457         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5458                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5459                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5460                         unsigned long max = 0;
5461
5462                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5463                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5464                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5465                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5466                         }
5467
5468                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5469                         max += high_wmark_pages(zone);
5470
5471                         if (max > zone->managed_pages)
5472                                 max = zone->managed_pages;
5473                         reserve_pages += max;
5474                         /*
5475                          * Lowmem reserves are not available to
5476                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5477                          * kswapd tries to balance zones to their high
5478                          * watermark.  As a result, neither should be
5479                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5480                          * situation where reclaim has to clean pages
5481                          * in order to balance the zones.
5482                          */
5483                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5484                 }
5485         }
5486         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5487         totalreserve_pages = reserve_pages;
5488 }
5489
5490 /*
5491  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5492  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5493  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5494  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5495  */
5496 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5497 {
5498         struct pglist_data *pgdat;
5499         enum zone_type j, idx;
5500
5501         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5502                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5503                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5504                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5505
5506                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5507
5508                         idx = j;
5509                         while (idx) {
5510                                 struct zone *lower_zone;
5511
5512                                 idx--;
5513
5514                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5515                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5516
5517                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5518                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5519                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5520                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5521                         }
5522                 }
5523         }
5524
5525         /* update totalreserve_pages */
5526         calculate_totalreserve_pages();
5527 }
5528
5529 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5530 {
5531         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5532         unsigned long lowmem_pages = 0;
5533         struct zone *zone;
5534         unsigned long flags;
5535
5536         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5537         for_each_zone(zone) {
5538                 if (!is_highmem(zone))
5539                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5540         }
5541
5542         for_each_zone(zone) {
5543                 u64 tmp;
5544
5545                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5546                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5547                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5548                 if (is_highmem(zone)) {
5549                         /*
5550                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5551                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5552                          * value here.
5553                          *
5554                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5555                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5556                          * not be capped for highmem.
5557                          */
5558                         unsigned long min_pages;
5559
5560                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5561                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5562                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5563                 } else {
5564                         /*
5565                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5566                          * proportionate to the zone's size.
5567                          */
5568                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5569                 }
5570
5571                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5572                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5573
5574                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5575                                       high_wmark_pages(zone) -
5576                                       low_wmark_pages(zone) -
5577                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5578
5579                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5580                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5581         }
5582
5583         /* update totalreserve_pages */
5584         calculate_totalreserve_pages();
5585 }
5586
5587 /**
5588  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5589  * or when memory is hot-{added|removed}
5590  *
5591  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5592  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5593  */
5594 void setup_per_zone_wmarks(void)
5595 {
5596         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5597         __setup_per_zone_wmarks();
5598         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5599 }
5600
5601 /*
5602  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5603  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5604  * to be referenced again before it is swapped out.
5605  *
5606  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5607  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5608  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5609  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5610  *
5611  * total     target    max
5612  * memory    ratio     inactive anon
5613  * -------------------------------------
5614  *   10MB       1         5MB
5615  *  100MB       1        50MB
5616  *    1GB       3       250MB
5617  *   10GB      10       0.9GB
5618  *  100GB      31         3GB
5619  *    1TB     101        10GB
5620  *   10TB     320        32GB
5621  */
5622 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5623 {
5624         unsigned int gb, ratio;
5625
5626         /* Zone size in gigabytes */
5627         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5628         if (gb)
5629                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5630         else
5631                 ratio = 1;
5632
5633         zone->inactive_ratio = ratio;
5634 }
5635
5636 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5637 {
5638         struct zone *zone;
5639
5640         for_each_zone(zone)
5641                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5642 }
5643
5644 /*
5645  * Initialise min_free_kbytes.
5646  *
5647  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5648  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5649  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5650  *
5651  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5652  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5653  *
5654  * which yields
5655  *
5656  * 16MB:        512k
5657  * 32MB:        724k
5658  * 64MB:        1024k
5659  * 128MB:       1448k
5660  * 256MB:       2048k
5661  * 512MB:       2896k
5662  * 1024MB:      4096k
5663  * 2048MB:      5792k
5664  * 4096MB:      8192k
5665  * 8192MB:      11584k
5666  * 16384MB:     16384k
5667  */
5668 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5669 {
5670         unsigned long lowmem_kbytes;
5671         int new_min_free_kbytes;
5672
5673         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5674         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5675
5676         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5677                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5678                 if (min_free_kbytes < 128)
5679                         min_free_kbytes = 128;
5680                 if (min_free_kbytes > 65536)
5681                         min_free_kbytes = 65536;
5682         } else {
5683                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5684                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5685         }
5686         setup_per_zone_wmarks();
5687         refresh_zone_stat_thresholds();
5688         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5689         setup_per_zone_inactive_ratio();
5690         return 0;
5691 }
5692 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5693
5694 /*
5695  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5696  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5697  *      changes.
5698  */
5699 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5700         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5701 {
5702         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5703         if (write) {
5704                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5705                 setup_per_zone_wmarks();
5706         }
5707         return 0;
5708 }
5709
5710 #ifdef CONFIG_NUMA
5711 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5712         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5713 {
5714         struct zone *zone;
5715         int rc;
5716
5717         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5718         if (rc)
5719                 return rc;
5720
5721         for_each_zone(zone)
5722                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5723                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5724         return 0;
5725 }
5726
5727 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5728         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5729 {
5730         struct zone *zone;
5731         int rc;
5732
5733         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5734         if (rc)
5735                 return rc;
5736
5737         for_each_zone(zone)
5738                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5739                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5740         return 0;
5741 }
5742 #endif
5743
5744 /*
5745  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5746  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5747  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5748  *
5749  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5750  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5751  * if in function of the boot time zone sizes.
5752  */
5753 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5754         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5755 {
5756         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5757         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5758         return 0;
5759 }
5760
5761 /*
5762  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5763  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5764  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5765  */
5766 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5767         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5768 {
5769         struct zone *zone;
5770         unsigned int cpu;
5771         int ret;
5772
5773         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5774         if (!write || (ret < 0))
5775                 return ret;
5776
5777         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5778         for_each_populated_zone(zone) {
5779                 unsigned long  high;
5780                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5781                 for_each_possible_cpu(cpu)
5782                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5783                                          high);
5784         }
5785         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5786         return 0;
5787 }
5788
5789 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5790
5791 #ifdef CONFIG_NUMA
5792 static int __init set_hashdist(char *str)
5793 {
5794         if (!str)
5795                 return 0;
5796         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5797         return 1;
5798 }
5799 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5800 #endif
5801
5802 /*
5803  * allocate a large system hash table from bootmem
5804  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5805  *   quantity of entries
5806  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5807  */
5808 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5809                                      unsigned long bucketsize,
5810                                      unsigned long numentries,
5811                                      int scale,
5812                                      int flags,
5813                                      unsigned int *_hash_shift,
5814                                      unsigned int *_hash_mask,
5815                                      unsigned long low_limit,
5816                                      unsigned long high_limit)
5817 {
5818         unsigned long long max = high_limit;
5819         unsigned long log2qty, size;
5820         void *table = NULL;
5821
5822         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5823         if (!numentries) {
5824                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5825                 numentries = nr_kernel_pages;
5826
5827                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5828                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5829                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5830
5831                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5832                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5833                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5834                 else
5835                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5836
5837                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5838                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5839                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5840                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5841                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5842                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5843                                 BUG_ON(!numentries);
5844                         }
5845                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5846                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5847         }
5848         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5849
5850         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5851         if (max == 0) {
5852                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5853                 do_div(max, bucketsize);
5854         }
5855         max = min(max, 0x80000000ULL);
5856
5857         if (numentries < low_limit)
5858                 numentries = low_limit;
5859         if (numentries > max)
5860                 numentries = max;
5861
5862         log2qty = ilog2(numentries);
5863
5864         do {
5865                 size = bucketsize << log2qty;
5866                 if (flags & HASH_EARLY)
5867                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5868                 else if (hashdist)
5869                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5870                 else {
5871                         /*
5872                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5873                          * some pages at the end of hash table which
5874                          * alloc_pages_exact() automatically does
5875                          */
5876                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5877                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5878                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5879                         }
5880                 }
5881         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5882
5883         if (!table)
5884                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5885
5886         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5887                tablename,
5888                (1UL << log2qty),
5889                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5890                size);
5891
5892         if (_hash_shift)
5893                 *_hash_shift = log2qty;
5894         if (_hash_mask)
5895                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5896
5897         return table;
5898 }
5899
5900 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5901 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5902                                                         unsigned long pfn)
5903 {
5904 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5905         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5906 #else
5907         return zone->pageblock_flags;
5908 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5909 }
5910
5911 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5912 {
5913 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5914         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5915         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5916 #else
5917         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5918         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5919 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5920 }
5921
5922 /**
5923  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5924  * @page: The page within the block of interest
5925  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5926  * @end_bitidx: The last bit of interest
5927  * returns pageblock_bits flags
5928  */
5929 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5930                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5931 {
5932         struct zone *zone;
5933         unsigned long *bitmap;
5934         unsigned long pfn, bitidx;
5935         unsigned long flags = 0;
5936         unsigned long value = 1;
5937
5938         zone = page_zone(page);
5939         pfn = page_to_pfn(page);
5940         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5941         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5942
5943         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5944                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5945                         flags |= value;
5946
5947         return flags;
5948 }
5949
5950 /**
5951  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5952  * @page: The page within the block of interest
5953  * @start_bitidx: The first bit of interest
5954  * @end_bitidx: The last bit of interest
5955  * @flags: The flags to set
5956  */
5957 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5958                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5959 {
5960         struct zone *zone;
5961         unsigned long *bitmap;
5962         unsigned long pfn, bitidx;
5963         unsigned long value = 1;
5964
5965         zone = page_zone(page);
5966         pfn = page_to_pfn(page);
5967         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5968         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5969         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5970
5971         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5972                 if (flags & value)
5973                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5974                 else
5975                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5976 }
5977
5978 /*
5979  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5980  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5981  *
5982  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5983  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5984  * expect this function should be exact.
5985  */
5986 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5987                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5988 {
5989         unsigned long pfn, iter, found;
5990         int mt;
5991
5992         /*
5993          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5994          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5995          */
5996         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5997                 return false;
5998         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5999         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6000                 return false;
6001
6002         pfn = page_to_pfn(page);
6003         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6004                 unsigned long check = pfn + iter;
6005
6006                 if (!pfn_valid_within(check))
6007                         continue;
6008
6009                 page = pfn_to_page(check);
6010
6011                 /*
6012                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6013                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6014                  * handle each tail page individually in migration.
6015                  */
6016                 if (PageHuge(page)) {
6017                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6018                         continue;
6019                 }
6020
6021                 /*
6022                  * We can't use page_count without pin a page
6023                  * because another CPU can free compound page.
6024                  * This check already skips compound tails of THP
6025                  * because their page->_count is zero at all time.
6026                  */
6027                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6028                         if (PageBuddy(page))
6029                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6030                         continue;
6031                 }
6032
6033                 /*
6034                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6035                  * page_count() is not 0.
6036                  */
6037                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6038                         continue;
6039
6040                 if (!PageLRU(page))
6041                         found++;
6042                 /*
6043                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6044                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6045                  * and it still to be fixed.
6046                  */
6047                 /*
6048                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6049                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6050                  *
6051                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6052                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6053                  * page at boot.
6054                  */
6055                 if (found > count)
6056                         return true;
6057         }
6058         return false;
6059 }
6060
6061 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6062 {
6063         struct zone *zone;
6064         unsigned long pfn;
6065
6066         /*
6067          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6068          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6069          * the zone but still within the section.
6070          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6071          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6072          */
6073         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6074                 return false;
6075
6076         zone = page_zone(page);
6077         pfn = page_to_pfn(page);
6078         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6079                 return false;
6080
6081         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6082 }
6083
6084 #ifdef CONFIG_CMA
6085
6086 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6087 {
6088         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6089                              pageblock_nr_pages) - 1);
6090 }
6091
6092 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6093 {
6094         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6095                                 pageblock_nr_pages));
6096 }
6097
6098 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6099 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6100                                         unsigned long start, unsigned long end)
6101 {
6102         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6103         unsigned long nr_reclaimed;
6104         unsigned long pfn = start;
6105         unsigned int tries = 0;
6106         int ret = 0;
6107
6108         migrate_prep();
6109
6110         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6111                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6112                         ret = -EINTR;
6113                         break;
6114                 }
6115
6116                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6117                         cc->nr_migratepages = 0;
6118                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6119                                                          pfn, end, true);
6120                         if (!pfn) {
6121                                 ret = -EINTR;
6122                                 break;
6123                         }
6124                         tries = 0;
6125                 } else if (++tries == 5) {
6126                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6127                         break;
6128                 }
6129
6130                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6131                                                         &cc->migratepages);
6132                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6133
6134                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6135                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6136         }
6137         if (ret < 0) {
6138                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6139                 return ret;
6140         }
6141         return 0;
6142 }
6143
6144 /**
6145  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6146  * @start:      start PFN to allocate
6147  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6148  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6149  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6150  *                      in range must have the same migratetype and it must
6151  *                      be either of the two.
6152  *
6153  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6154  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6155  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6156  * pages fall in.
6157  *
6158  * The PFN range must belong to a single zone.
6159  *
6160  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6161  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6162  * need to be freed with free_contig_range().
6163  */
6164 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6165                        unsigned migratetype)
6166 {
6167         unsigned long outer_start, outer_end;
6168         int ret = 0, order;
6169
6170         struct compact_control cc = {
6171                 .nr_migratepages = 0,
6172                 .order = -1,
6173                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6174                 .sync = true,
6175                 .ignore_skip_hint = true,
6176         };
6177         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6178
6179         /*
6180          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6181          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6182          * have different sizes, and due to the way page allocator
6183          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6184          * that page allocator won't try to merge buddies from
6185          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6186          * other migration type.
6187          *
6188          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6189          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6190          * we are interested in).  This will put all the pages in
6191          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6192          *
6193          * When this is done, we take the pages in range from page
6194          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6195          * page allocator will never consider using them.
6196          *
6197          * This lets us mark the pageblocks back as
6198          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6199          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6200          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6201          */
6202
6203         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6204                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6205                                        false);
6206         if (ret)
6207                 return ret;
6208
6209         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6210         if (ret)
6211                 goto done;
6212
6213         /*
6214          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6215          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6216          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6217          * What we are going to do is to allocate all pages from
6218          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6219          *
6220          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6221          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6222          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6223          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6224          * once this is done free the pages we are not interested in.
6225          *
6226          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6227          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6228          */
6229
6230         lru_add_drain_all();
6231         drain_all_pages();
6232
6233         order = 0;
6234         outer_start = start;
6235         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6236                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6237                         ret = -EBUSY;
6238                         goto done;
6239                 }
6240                 outer_start &= ~0UL << order;
6241         }
6242
6243         /* Make sure the range is really isolated. */
6244         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6245                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6246                        outer_start, end);
6247                 ret = -EBUSY;
6248                 goto done;
6249         }
6250
6251
6252         /* Grab isolated pages from freelists. */
6253         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6254         if (!outer_end) {
6255                 ret = -EBUSY;
6256                 goto done;
6257         }
6258
6259         /* Free head and tail (if any) */
6260         if (start != outer_start)
6261                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6262         if (end != outer_end)
6263                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6264
6265 done:
6266         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6267                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6268         return ret;
6269 }
6270
6271 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6272 {
6273         unsigned int count = 0;
6274
6275         for (; nr_pages--; pfn++) {
6276                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6277
6278                 count += page_count(page) != 1;
6279                 __free_page(page);
6280         }
6281         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6282 }
6283 #endif
6284
6285 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6286 /*
6287  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6288  * page high values need to be recalulated.
6289  */
6290 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6291 {
6292         unsigned cpu;
6293         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6294         for_each_possible_cpu(cpu)
6295                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6296                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6297         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6298 }
6299 #endif
6300
6301 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6302 {
6303         unsigned long flags;
6304         int cpu;
6305         struct per_cpu_pageset *pset;
6306
6307         /* avoid races with drain_pages()  */
6308         local_irq_save(flags);
6309         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6310                 for_each_online_cpu(cpu) {
6311                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6312                         drain_zonestat(zone, pset);
6313                 }
6314                 free_percpu(zone->pageset);
6315                 zone->pageset = &boot_pageset;
6316         }
6317         local_irq_restore(flags);
6318 }
6319
6320 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6321 /*
6322  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6323  */
6324 void
6325 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6326 {
6327         struct page *page;
6328         struct zone *zone;
6329         int order, i;
6330         unsigned long pfn;
6331         unsigned long flags;
6332         /* find the first valid pfn */
6333         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6334                 if (pfn_valid(pfn))
6335                         break;
6336         if (pfn == end_pfn)
6337                 return;
6338         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6339         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6340         pfn = start_pfn;
6341         while (pfn < end_pfn) {
6342                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6343                         pfn++;
6344                         continue;
6345                 }
6346                 page = pfn_to_page(pfn);
6347                 /*
6348                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6349                  * page_count() is not 0.
6350                  */
6351                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6352                         pfn++;
6353                         SetPageReserved(page);
6354                         continue;
6355                 }
6356
6357                 BUG_ON(page_count(page));
6358                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6359                 order = page_order(page);
6360 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6361                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6362                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6363 #endif
6364                 list_del(&page->lru);
6365                 rmv_page_order(page);
6366                 zone->free_area[order].nr_free--;
6367                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6368                         SetPageReserved((page+i));
6369                 pfn += (1 << order);
6370         }
6371         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6372 }
6373 #endif
6374
6375 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6376 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6377 {
6378         struct zone *zone = page_zone(page);
6379         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6380         unsigned long flags;
6381         int order;
6382
6383         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6384         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6385                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6386
6387                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6388                         break;
6389         }
6390         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6391
6392         return order < MAX_ORDER;
6393 }
6394 #endif
6395
6396 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6397         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6398         {1UL << PG_error,               "error"         },
6399         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6400         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6401         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6402         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6403         {1UL << PG_active,              "active"        },
6404         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6405         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6406         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6407         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6408         {1UL << PG_private,             "private"       },
6409         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6410         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6411 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6412         {1UL << PG_head,                "head"          },
6413         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6414 #else
6415         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6416 #endif
6417         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6418         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6419         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6420         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6421         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6422 #ifdef CONFIG_MMU
6423         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6424 #endif
6425 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6426         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6427 #endif
6428 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6429         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6430 #endif
6431 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6432         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6433 #endif
6434 };
6435
6436 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6437 {
6438         const char *delim = "";
6439         unsigned long mask;
6440         int i;
6441
6442         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6443
6444         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6445
6446         /* remove zone id */
6447         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6448
6449         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6450
6451                 mask = pageflag_names[i].mask;
6452                 if ((flags & mask) != mask)
6453                         continue;
6454
6455                 flags &= ~mask;
6456                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6457                 delim = "|";
6458         }
6459
6460         /* check for left over flags */
6461         if (flags)
6462                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6463
6464         printk(")\n");
6465 }
6466
6467 void dump_page(struct page *page)
6468 {
6469         printk(KERN_ALERT
6470                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6471                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6472                 page->mapping, page->index);
6473         dump_page_flags(page->flags);
6474         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6475 }