mm/debug-pagealloc: make debug-pagealloc boottime configurable
[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_ext.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/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
429 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
430
431 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
432 {
433         if (!buf)
434                 return -EINVAL;
435
436         if (strcmp(buf, "on") == 0)
437                 _debug_pagealloc_enabled = true;
438
439         return 0;
440 }
441 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
442
443 static bool need_debug_guardpage(void)
444 {
445         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
446         if (!debug_pagealloc_enabled())
447                 return false;
448
449         return true;
450 }
451
452 static void init_debug_guardpage(void)
453 {
454         if (!debug_pagealloc_enabled())
455                 return;
456
457         _debug_guardpage_enabled = true;
458 }
459
460 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
461         .need = need_debug_guardpage,
462         .init = init_debug_guardpage,
463 };
464
465 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
466 {
467         unsigned long res;
468
469         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
470                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
471                 return 0;
472         }
473         _debug_guardpage_minorder = res;
474         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
475         return 0;
476 }
477 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
478
479 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
480                                 unsigned int order, int migratetype)
481 {
482         struct page_ext *page_ext;
483
484         if (!debug_guardpage_enabled())
485                 return;
486
487         page_ext = lookup_page_ext(page);
488         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
489
490         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
491         set_page_private(page, order);
492         /* Guard pages are not available for any usage */
493         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
494 }
495
496 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
497                                 unsigned int order, int migratetype)
498 {
499         struct page_ext *page_ext;
500
501         if (!debug_guardpage_enabled())
502                 return;
503
504         page_ext = lookup_page_ext(page);
505         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
506
507         set_page_private(page, 0);
508         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
509                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
510 }
511 #else
512 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
513 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
514                                 unsigned int order, int migratetype) {}
515 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
516                                 unsigned int order, int migratetype) {}
517 #endif
518
519 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
520 {
521         set_page_private(page, order);
522         __SetPageBuddy(page);
523 }
524
525 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
526 {
527         __ClearPageBuddy(page);
528         set_page_private(page, 0);
529 }
530
531 /*
532  * This function checks whether a page is free && is the buddy
533  * we can do coalesce a page and its buddy if
534  * (a) the buddy is not in a hole &&
535  * (b) the buddy is in the buddy system &&
536  * (c) a page and its buddy have the same order &&
537  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
538  *
539  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
540  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
541  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
542  * serialized by zone->lock.
543  *
544  * For recording page's order, we use page_private(page).
545  */
546 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
547                                                         unsigned int order)
548 {
549         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
550                 return 0;
551
552         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
553                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
554
555                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
556                         return 0;
557
558                 return 1;
559         }
560
561         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
562                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
563
564                 /*
565                  * zone check is done late to avoid uselessly
566                  * calculating zone/node ids for pages that could
567                  * never merge.
568                  */
569                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
570                         return 0;
571
572                 return 1;
573         }
574         return 0;
575 }
576
577 /*
578  * Freeing function for a buddy system allocator.
579  *
580  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
581  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
582  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
583  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
584  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
585  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
586  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
587  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
588  * parts of the VM system.
589  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
590  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
591  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
592  * field.
593  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
594  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
595  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
596  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
597  * triggers coalescing into a block of larger size.
598  *
599  * -- nyc
600  */
601
602 static inline void __free_one_page(struct page *page,
603                 unsigned long pfn,
604                 struct zone *zone, unsigned int order,
605                 int migratetype)
606 {
607         unsigned long page_idx;
608         unsigned long combined_idx;
609         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
610         struct page *buddy;
611         int max_order = MAX_ORDER;
612
613         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
614
615         if (unlikely(PageCompound(page)))
616                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
617                         return;
618
619         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
620         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
621                 /*
622                  * We restrict max order of merging to prevent merge
623                  * between freepages on isolate pageblock and normal
624                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
625                  * could cause incorrect freepage accounting.
626                  */
627                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
628         } else {
629                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
630         }
631
632         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
633
634         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
635         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
636
637         while (order < max_order - 1) {
638                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
639                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
640                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
641                         break;
642                 /*
643                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
644                  * merge with it and move up one order.
645                  */
646                 if (page_is_guard(buddy)) {
647                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
648                 } else {
649                         list_del(&buddy->lru);
650                         zone->free_area[order].nr_free--;
651                         rmv_page_order(buddy);
652                 }
653                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
654                 page = page + (combined_idx - page_idx);
655                 page_idx = combined_idx;
656                 order++;
657         }
658         set_page_order(page, order);
659
660         /*
661          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
662          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
663          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
664          * that is happening, add the free page to the tail of the list
665          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
666          * as a higher order page
667          */
668         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
669                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
670                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
671                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
672                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
673                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
674                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
675                         list_add_tail(&page->lru,
676                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
677                         goto out;
678                 }
679         }
680
681         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
682 out:
683         zone->free_area[order].nr_free++;
684 }
685
686 static inline int free_pages_check(struct page *page)
687 {
688         const char *bad_reason = NULL;
689         unsigned long bad_flags = 0;
690
691         if (unlikely(page_mapcount(page)))
692                 bad_reason = "nonzero mapcount";
693         if (unlikely(page->mapping != NULL))
694                 bad_reason = "non-NULL mapping";
695         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
696                 bad_reason = "nonzero _count";
697         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
698                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
699                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
700         }
701 #ifdef CONFIG_MEMCG
702         if (unlikely(page->mem_cgroup))
703                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
704 #endif
705         if (unlikely(bad_reason)) {
706                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
707                 return 1;
708         }
709         page_cpupid_reset_last(page);
710         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
711                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
712         return 0;
713 }
714
715 /*
716  * Frees a number of pages from the PCP lists
717  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
718  * count is the number of pages to free.
719  *
720  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
721  * see if this freeing clears that state.
722  *
723  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
724  * pinned" detection logic.
725  */
726 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
727                                         struct per_cpu_pages *pcp)
728 {
729         int migratetype = 0;
730         int batch_free = 0;
731         int to_free = count;
732         unsigned long nr_scanned;
733
734         spin_lock(&zone->lock);
735         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
736         if (nr_scanned)
737                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
738
739         while (to_free) {
740                 struct page *page;
741                 struct list_head *list;
742
743                 /*
744                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
745                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
746                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
747                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
748                  * lists
749                  */
750                 do {
751                         batch_free++;
752                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
753                                 migratetype = 0;
754                         list = &pcp->lists[migratetype];
755                 } while (list_empty(list));
756
757                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
758                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
759                         batch_free = to_free;
760
761                 do {
762                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
763
764                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
765                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
766                         list_del(&page->lru);
767                         mt = get_freepage_migratetype(page);
768                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
769                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
770
771                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
772                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
773                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
774                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
775         }
776         spin_unlock(&zone->lock);
777 }
778
779 static void free_one_page(struct zone *zone,
780                                 struct page *page, unsigned long pfn,
781                                 unsigned int order,
782                                 int migratetype)
783 {
784         unsigned long nr_scanned;
785         spin_lock(&zone->lock);
786         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
787         if (nr_scanned)
788                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
789
790         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
791                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
792                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
793         }
794         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
795         spin_unlock(&zone->lock);
796 }
797
798 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
799 {
800         int i;
801         int bad = 0;
802
803         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
804         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
805
806         trace_mm_page_free(page, order);
807         kmemcheck_free_shadow(page, order);
808
809         if (PageAnon(page))
810                 page->mapping = NULL;
811         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
812                 bad += free_pages_check(page + i);
813         if (bad)
814                 return false;
815
816         if (!PageHighMem(page)) {
817                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
818                                            PAGE_SIZE << order);
819                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
820                                            PAGE_SIZE << order);
821         }
822         arch_free_page(page, order);
823         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
824
825         return true;
826 }
827
828 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
829 {
830         unsigned long flags;
831         int migratetype;
832         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
833
834         if (!free_pages_prepare(page, order))
835                 return;
836
837         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
838         local_irq_save(flags);
839         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
840         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
841         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
842         local_irq_restore(flags);
843 }
844
845 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
846 {
847         unsigned int nr_pages = 1 << order;
848         struct page *p = page;
849         unsigned int loop;
850
851         prefetchw(p);
852         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
853                 prefetchw(p + 1);
854                 __ClearPageReserved(p);
855                 set_page_count(p, 0);
856         }
857         __ClearPageReserved(p);
858         set_page_count(p, 0);
859
860         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
861         set_page_refcounted(page);
862         __free_pages(page, order);
863 }
864
865 #ifdef CONFIG_CMA
866 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
867 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
868 {
869         unsigned i = pageblock_nr_pages;
870         struct page *p = page;
871
872         do {
873                 __ClearPageReserved(p);
874                 set_page_count(p, 0);
875         } while (++p, --i);
876
877         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
878
879         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
880                 i = pageblock_nr_pages;
881                 p = page;
882                 do {
883                         set_page_refcounted(p);
884                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
885                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
886                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
887         } else {
888                 set_page_refcounted(page);
889                 __free_pages(page, pageblock_order);
890         }
891
892         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
893 }
894 #endif
895
896 /*
897  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
898  * Please do not alter this order without good reasons and regression
899  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
900  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
901  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
902  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
903  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
904  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
905  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
906  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
907  *
908  * -- nyc
909  */
910 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
911         int low, int high, struct free_area *area,
912         int migratetype)
913 {
914         unsigned long size = 1 << high;
915
916         while (high > low) {
917                 area--;
918                 high--;
919                 size >>= 1;
920                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
921
922                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
923                         debug_guardpage_enabled() &&
924                         high < debug_guardpage_minorder()) {
925                         /*
926                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
927                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
928                          * Corresponding page table entries will not be touched,
929                          * pages will stay not present in virtual address space
930                          */
931                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
932                         continue;
933                 }
934                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
935                 area->nr_free++;
936                 set_page_order(&page[size], high);
937         }
938 }
939
940 /*
941  * This page is about to be returned from the page allocator
942  */
943 static inline int check_new_page(struct page *page)
944 {
945         const char *bad_reason = NULL;
946         unsigned long bad_flags = 0;
947
948         if (unlikely(page_mapcount(page)))
949                 bad_reason = "nonzero mapcount";
950         if (unlikely(page->mapping != NULL))
951                 bad_reason = "non-NULL mapping";
952         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
953                 bad_reason = "nonzero _count";
954         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
955                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
956                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
957         }
958 #ifdef CONFIG_MEMCG
959         if (unlikely(page->mem_cgroup))
960                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
961 #endif
962         if (unlikely(bad_reason)) {
963                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
964                 return 1;
965         }
966         return 0;
967 }
968
969 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
970 {
971         int i;
972
973         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
974                 struct page *p = page + i;
975                 if (unlikely(check_new_page(p)))
976                         return 1;
977         }
978
979         set_page_private(page, 0);
980         set_page_refcounted(page);
981
982         arch_alloc_page(page, order);
983         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
984
985         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
986                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
987
988         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
989                 prep_compound_page(page, order);
990
991         return 0;
992 }
993
994 /*
995  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
996  * the smallest available page from the freelists
997  */
998 static inline
999 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1000                                                 int migratetype)
1001 {
1002         unsigned int current_order;
1003         struct free_area *area;
1004         struct page *page;
1005
1006         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1007         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1008                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1009                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1010                         continue;
1011
1012                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1013                                                         struct page, lru);
1014                 list_del(&page->lru);
1015                 rmv_page_order(page);
1016                 area->nr_free--;
1017                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1018                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1019                 return page;
1020         }
1021
1022         return NULL;
1023 }
1024
1025
1026 /*
1027  * This array describes the order lists are fallen back to when
1028  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1029  */
1030 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1031         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1032         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1033 #ifdef CONFIG_CMA
1034         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1035         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1036 #else
1037         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1038 #endif
1039         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1040 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1041         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1042 #endif
1043 };
1044
1045 /*
1046  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1047  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1048  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1049  */
1050 int move_freepages(struct zone *zone,
1051                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1052                           int migratetype)
1053 {
1054         struct page *page;
1055         unsigned long order;
1056         int pages_moved = 0;
1057
1058 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1059         /*
1060          * page_zone is not safe to call in this context when
1061          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1062          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1063          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1064          * grouping pages by mobility
1065          */
1066         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1067 #endif
1068
1069         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1070                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1071                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1072
1073                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1074                         page++;
1075                         continue;
1076                 }
1077
1078                 if (!PageBuddy(page)) {
1079                         page++;
1080                         continue;
1081                 }
1082
1083                 order = page_order(page);
1084                 list_move(&page->lru,
1085                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1086                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1087                 page += 1 << order;
1088                 pages_moved += 1 << order;
1089         }
1090
1091         return pages_moved;
1092 }
1093
1094 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1095                                 int migratetype)
1096 {
1097         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1098         struct page *start_page, *end_page;
1099
1100         start_pfn = page_to_pfn(page);
1101         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1102         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1103         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1104         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1105
1106         /* Do not cross zone boundaries */
1107         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1108                 start_page = page;
1109         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1110                 return 0;
1111
1112         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1113 }
1114
1115 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1116                                         int start_order, int migratetype)
1117 {
1118         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1119
1120         while (nr_pageblocks--) {
1121                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1122                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1123         }
1124 }
1125
1126 /*
1127  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1128  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1129  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1130  *
1131  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1132  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1133  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1134  *
1135  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1136  * if it was unchanged).
1137  */
1138 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1139                                   int start_type, int fallback_type)
1140 {
1141         int current_order = page_order(page);
1142
1143         /*
1144          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1145          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1146          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1147          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1148          */
1149         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1150                 return fallback_type;
1151
1152         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1153         if (current_order >= pageblock_order) {
1154                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1155                 return start_type;
1156         }
1157
1158         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1159             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1160             page_group_by_mobility_disabled) {
1161                 int pages;
1162
1163                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1164
1165                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1166                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1167                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1168
1169                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1170                         return start_type;
1171                 }
1172
1173         }
1174
1175         return fallback_type;
1176 }
1177
1178 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1179 static inline struct page *
1180 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1181 {
1182         struct free_area *area;
1183         unsigned int current_order;
1184         struct page *page;
1185         int migratetype, new_type, i;
1186
1187         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1188         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1189                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1190                                 --current_order) {
1191                 for (i = 0;; i++) {
1192                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1193
1194                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1195                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1196                                 break;
1197
1198                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1199                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1200                                 continue;
1201
1202                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1203                                         struct page, lru);
1204                         area->nr_free--;
1205
1206                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1207                                                           start_migratetype,
1208                                                           migratetype);
1209
1210                         /* Remove the page from the freelists */
1211                         list_del(&page->lru);
1212                         rmv_page_order(page);
1213
1214                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1215                                new_type);
1216                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1217                          * migratetype depending on the decisions in
1218                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1219                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1220                          */
1221                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1222
1223                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1224                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1225
1226                         return page;
1227                 }
1228         }
1229
1230         return NULL;
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1235  * Call me with the zone->lock already held.
1236  */
1237 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1238                                                 int migratetype)
1239 {
1240         struct page *page;
1241
1242 retry_reserve:
1243         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1244
1245         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1246                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1247
1248                 /*
1249                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1250                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1251                  * and we want just one call site
1252                  */
1253                 if (!page) {
1254                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1255                         goto retry_reserve;
1256                 }
1257         }
1258
1259         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1260         return page;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1265  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1266  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1267  */
1268 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1269                         unsigned long count, struct list_head *list,
1270                         int migratetype, bool cold)
1271 {
1272         int i;
1273
1274         spin_lock(&zone->lock);
1275         for (i = 0; i < count; ++i) {
1276                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1277                 if (unlikely(page == NULL))
1278                         break;
1279
1280                 /*
1281                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1282                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1283                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1284                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1285                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1286                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1287                  * properly.
1288                  */
1289                 if (likely(!cold))
1290                         list_add(&page->lru, list);
1291                 else
1292                         list_add_tail(&page->lru, list);
1293                 list = &page->lru;
1294                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1295                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1296                                               -(1 << order));
1297         }
1298         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1299         spin_unlock(&zone->lock);
1300         return i;
1301 }
1302
1303 #ifdef CONFIG_NUMA
1304 /*
1305  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1306  * currently executing processor on remote nodes after they have
1307  * expired.
1308  *
1309  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1310  * a single processor.
1311  */
1312 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1313 {
1314         unsigned long flags;
1315         int to_drain, batch;
1316
1317         local_irq_save(flags);
1318         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1319         to_drain = min(pcp->count, batch);
1320         if (to_drain > 0) {
1321                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1322                 pcp->count -= to_drain;
1323         }
1324         local_irq_restore(flags);
1325 }
1326 #endif
1327
1328 /*
1329  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1330  *
1331  * The processor must either be the current processor and the
1332  * thread pinned to the current processor or a processor that
1333  * is not online.
1334  */
1335 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1336 {
1337         unsigned long flags;
1338         struct per_cpu_pageset *pset;
1339         struct per_cpu_pages *pcp;
1340
1341         local_irq_save(flags);
1342         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1343
1344         pcp = &pset->pcp;
1345         if (pcp->count) {
1346                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1347                 pcp->count = 0;
1348         }
1349         local_irq_restore(flags);
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1354  *
1355  * The processor must either be the current processor and the
1356  * thread pinned to the current processor or a processor that
1357  * is not online.
1358  */
1359 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1360 {
1361         struct zone *zone;
1362
1363         for_each_populated_zone(zone) {
1364                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1370  *
1371  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1372  * the single zone's pages.
1373  */
1374 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1375 {
1376         int cpu = smp_processor_id();
1377
1378         if (zone)
1379                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1380         else
1381                 drain_pages(cpu);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1386  *
1387  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1388  *
1389  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1390  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1391  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1392  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1393  * before the call to on_each_cpu_mask().
1394  */
1395 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1396 {
1397         int cpu;
1398
1399         /*
1400          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1401          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1402          */
1403         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1404
1405         /*
1406          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1407          * as offline notification will cause the notified
1408          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1409          * disables preemption as part of its processing
1410          */
1411         for_each_online_cpu(cpu) {
1412                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1413                 struct zone *z;
1414                 bool has_pcps = false;
1415
1416                 if (zone) {
1417                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1418                         if (pcp->pcp.count)
1419                                 has_pcps = true;
1420                 } else {
1421                         for_each_populated_zone(z) {
1422                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1423                                 if (pcp->pcp.count) {
1424                                         has_pcps = true;
1425                                         break;
1426                                 }
1427                         }
1428                 }
1429
1430                 if (has_pcps)
1431                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1432                 else
1433                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1434         }
1435         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1436                                                                 zone, 1);
1437 }
1438
1439 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1440
1441 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1442 {
1443         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1444         unsigned long flags;
1445         unsigned int order, t;
1446         struct list_head *curr;
1447
1448         if (zone_is_empty(zone))
1449                 return;
1450
1451         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1452
1453         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1454         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1455                 if (pfn_valid(pfn)) {
1456                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1457
1458                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1459                                 swsusp_unset_page_free(page);
1460                 }
1461
1462         for_each_migratetype_order(order, t) {
1463                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1464                         unsigned long i;
1465
1466                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1467                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1468                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1469                 }
1470         }
1471         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1472 }
1473 #endif /* CONFIG_PM */
1474
1475 /*
1476  * Free a 0-order page
1477  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1478  */
1479 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1480 {
1481         struct zone *zone = page_zone(page);
1482         struct per_cpu_pages *pcp;
1483         unsigned long flags;
1484         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1485         int migratetype;
1486
1487         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1488                 return;
1489
1490         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1491         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1492         local_irq_save(flags);
1493         __count_vm_event(PGFREE);
1494
1495         /*
1496          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1497          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1498          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1499          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1500          * excessively into the page allocator
1501          */
1502         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1503                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1504                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1505                         goto out;
1506                 }
1507                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1508         }
1509
1510         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1511         if (!cold)
1512                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1513         else
1514                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1515         pcp->count++;
1516         if (pcp->count >= pcp->high) {
1517                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1518                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1519                 pcp->count -= batch;
1520         }
1521
1522 out:
1523         local_irq_restore(flags);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Free a list of 0-order pages
1528  */
1529 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1530 {
1531         struct page *page, *next;
1532
1533         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1534                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1535                 free_hot_cold_page(page, cold);
1536         }
1537 }
1538
1539 /*
1540  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1541  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1542  * Each sub-page must be freed individually.
1543  *
1544  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1545  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1546  */
1547 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1548 {
1549         int i;
1550
1551         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1552         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1553
1554 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1555         /*
1556          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1557          * otherwise free the whole shadow.
1558          */
1559         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1560                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1561 #endif
1562
1563         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1564                 set_page_refcounted(page + i);
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1567
1568 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1569 {
1570         unsigned long watermark;
1571         struct zone *zone;
1572         int mt;
1573
1574         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1575
1576         zone = page_zone(page);
1577         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1578
1579         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1580                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1581                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1582                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1583                         return 0;
1584
1585                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1586         }
1587
1588         /* Remove page from free list */
1589         list_del(&page->lru);
1590         zone->free_area[order].nr_free--;
1591         rmv_page_order(page);
1592
1593         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1594         if (order >= pageblock_order - 1) {
1595                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1596                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1597                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1598                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1599                                 set_pageblock_migratetype(page,
1600                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1601                 }
1602         }
1603
1604         return 1UL << order;
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1609  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1610  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1611  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1612  * are enabled.
1613  *
1614  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1615  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1616  */
1617 int split_free_page(struct page *page)
1618 {
1619         unsigned int order;
1620         int nr_pages;
1621
1622         order = page_order(page);
1623
1624         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1625         if (!nr_pages)
1626                 return 0;
1627
1628         /* Split into individual pages */
1629         set_page_refcounted(page);
1630         split_page(page, order);
1631         return nr_pages;
1632 }
1633
1634 /*
1635  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1636  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1637  * or two.
1638  */
1639 static inline
1640 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1641                         struct zone *zone, unsigned int order,
1642                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1643 {
1644         unsigned long flags;
1645         struct page *page;
1646         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1647
1648 again:
1649         if (likely(order == 0)) {
1650                 struct per_cpu_pages *pcp;
1651                 struct list_head *list;
1652
1653                 local_irq_save(flags);
1654                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1655                 list = &pcp->lists[migratetype];
1656                 if (list_empty(list)) {
1657                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1658                                         pcp->batch, list,
1659                                         migratetype, cold);
1660                         if (unlikely(list_empty(list)))
1661                                 goto failed;
1662                 }
1663
1664                 if (cold)
1665                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1666                 else
1667                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1668
1669                 list_del(&page->lru);
1670                 pcp->count--;
1671         } else {
1672                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1673                         /*
1674                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1675                          *
1676                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1677                          * properly detect and handle allocation failures.
1678                          *
1679                          * We most definitely don't want callers attempting to
1680                          * allocate greater than order-1 page units with
1681                          * __GFP_NOFAIL.
1682                          */
1683                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1684                 }
1685                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1686                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1687                 spin_unlock(&zone->lock);
1688                 if (!page)
1689                         goto failed;
1690                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1691                                           get_freepage_migratetype(page));
1692         }
1693
1694         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1695         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1696             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1697                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1698
1699         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1700         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1701         local_irq_restore(flags);
1702
1703         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1704         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1705                 goto again;
1706         return page;
1707
1708 failed:
1709         local_irq_restore(flags);
1710         return NULL;
1711 }
1712
1713 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1714
1715 static struct {
1716         struct fault_attr attr;
1717
1718         u32 ignore_gfp_highmem;
1719         u32 ignore_gfp_wait;
1720         u32 min_order;
1721 } fail_page_alloc = {
1722         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1723         .ignore_gfp_wait = 1,
1724         .ignore_gfp_highmem = 1,
1725         .min_order = 1,
1726 };
1727
1728 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1729 {
1730         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1731 }
1732 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1733
1734 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1735 {
1736         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1737                 return false;
1738         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1739                 return false;
1740         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1741                 return false;
1742         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1743                 return false;
1744
1745         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1746 }
1747
1748 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1749
1750 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1751 {
1752         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1753         struct dentry *dir;
1754
1755         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1756                                         &fail_page_alloc.attr);
1757         if (IS_ERR(dir))
1758                 return PTR_ERR(dir);
1759
1760         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1761                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1762                 goto fail;
1763         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1764                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1765                 goto fail;
1766         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1767                                 &fail_page_alloc.min_order))
1768                 goto fail;
1769
1770         return 0;
1771 fail:
1772         debugfs_remove_recursive(dir);
1773
1774         return -ENOMEM;
1775 }
1776
1777 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1778
1779 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1780
1781 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1782
1783 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1784 {
1785         return false;
1786 }
1787
1788 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1789
1790 /*
1791  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1792  * of the allocation.
1793  */
1794 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1795                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1796                         long free_pages)
1797 {
1798         /* free_pages may go negative - that's OK */
1799         long min = mark;
1800         int o;
1801         long free_cma = 0;
1802
1803         free_pages -= (1 << order) - 1;
1804         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1805                 min -= min / 2;
1806         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1807                 min -= min / 4;
1808 #ifdef CONFIG_CMA
1809         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1810         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1811                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1812 #endif
1813
1814         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1815                 return false;
1816         for (o = 0; o < order; o++) {
1817                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1818                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1819
1820                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1821                 min >>= 1;
1822
1823                 if (free_pages <= min)
1824                         return false;
1825         }
1826         return true;
1827 }
1828
1829 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1830                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1831 {
1832         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1833                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1834 }
1835
1836 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1837                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1838 {
1839         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1840
1841         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1842                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1843
1844         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1845                                                                 free_pages);
1846 }
1847
1848 #ifdef CONFIG_NUMA
1849 /*
1850  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1851  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1852  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1853  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1854  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1855  *
1856  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1857  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1858  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1859  *
1860  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1861  * nothing and returns NULL.
1862  *
1863  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1864  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1865  *
1866  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1867  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1868  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1869  * quickly as we can.
1870  */
1871 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1872 {
1873         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1874         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1875
1876         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1877         if (!zlc)
1878                 return NULL;
1879
1880         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1881                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1882                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1883         }
1884
1885         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1886                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1887                                         &node_states[N_MEMORY];
1888         return allowednodes;
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1893  * if it is worth looking at further for free memory:
1894  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1895  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1896  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1897  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1898  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1899  * else return false (zero) if it is not.
1900  *
1901  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1902  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1903  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1904  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1905  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1906  * into the second scan of the zonelist.
1907  *
1908  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1909  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1910  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1911  * unturned looking for a free page.
1912  */
1913 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1914                                                 nodemask_t *allowednodes)
1915 {
1916         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1917         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1918         int n;                          /* node that zone *z is on */
1919
1920         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1921         if (!zlc)
1922                 return 1;
1923
1924         i = z - zonelist->_zonerefs;
1925         n = zlc->z_to_n[i];
1926
1927         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1928         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1929 }
1930
1931 /*
1932  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1933  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1934  * from that zone don't waste time re-examining it.
1935  */
1936 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1937 {
1938         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1939         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1940
1941         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1942         if (!zlc)
1943                 return;
1944
1945         i = z - zonelist->_zonerefs;
1946
1947         set_bit(i, zlc->fullzones);
1948 }
1949
1950 /*
1951  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1952  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1953  */
1954 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1955 {
1956         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1957
1958         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1959         if (!zlc)
1960                 return;
1961
1962         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1963 }
1964
1965 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1966 {
1967         return local_zone->node == zone->node;
1968 }
1969
1970 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1971 {
1972         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1973                                 RECLAIM_DISTANCE;
1974 }
1975
1976 #else   /* CONFIG_NUMA */
1977
1978 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1979 {
1980         return NULL;
1981 }
1982
1983 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1984                                 nodemask_t *allowednodes)
1985 {
1986         return 1;
1987 }
1988
1989 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1990 {
1991 }
1992
1993 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1994 {
1995 }
1996
1997 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1998 {
1999         return true;
2000 }
2001
2002 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2003 {
2004         return true;
2005 }
2006
2007 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2008
2009 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2010 {
2011         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2012
2013         do {
2014                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2015                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2016                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2017                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2018         } while (zone++ != preferred_zone);
2019 }
2020
2021 /*
2022  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2023  * a page.
2024  */
2025 static struct page *
2026 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
2027                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
2028                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
2029 {
2030         struct zoneref *z;
2031         struct page *page = NULL;
2032         struct zone *zone;
2033         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2034         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2035         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2036         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2037                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2038         int nr_fair_skipped = 0;
2039         bool zonelist_rescan;
2040
2041 zonelist_scan:
2042         zonelist_rescan = false;
2043
2044         /*
2045          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2046          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2047          */
2048         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2049                                                 high_zoneidx, nodemask) {
2050                 unsigned long mark;
2051
2052                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2053                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2054                                 continue;
2055                 if (cpusets_enabled() &&
2056                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2057                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2058                                 continue;
2059                 /*
2060                  * Distribute pages in proportion to the individual
2061                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2062                  * page was allocated in should have no effect on the
2063                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2064                  */
2065                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2066                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2067                                 break;
2068                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2069                                 nr_fair_skipped++;
2070                                 continue;
2071                         }
2072                 }
2073                 /*
2074                  * When allocating a page cache page for writing, we
2075                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2076                  * limit, such that no single zone holds more than its
2077                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2078                  * The dirty limits take into account the zone's
2079                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2080                  * should be able to balance it without having to
2081                  * write pages from its LRU list.
2082                  *
2083                  * This may look like it could increase pressure on
2084                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2085                  * before they are full.  But the pages that do spill
2086                  * over are limited as the lower zones are protected
2087                  * by this very same mechanism.  It should not become
2088                  * a practical burden to them.
2089                  *
2090                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2091                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2092                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2093                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2094                  * zones are together not big enough to reach the
2095                  * global limit.  The proper fix for these situations
2096                  * will require awareness of zones in the
2097                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2098                  */
2099                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2100                         continue;
2101
2102                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2103                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2104                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2105                         int ret;
2106
2107                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2108                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2109                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2110                                 goto try_this_zone;
2111
2112                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2113                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2114                                 /*
2115                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2116                                  * and before considering the first zone allowed
2117                                  * by the cpuset.
2118                                  */
2119                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2120                                 zlc_active = 1;
2121                                 did_zlc_setup = 1;
2122                         }
2123
2124                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2125                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2126                                 goto this_zone_full;
2127
2128                         /*
2129                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2130                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2131                          */
2132                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2133                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2134                                 continue;
2135
2136                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2137                         switch (ret) {
2138                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2139                                 /* did not scan */
2140                                 continue;
2141                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2142                                 /* scanned but unreclaimable */
2143                                 continue;
2144                         default:
2145                                 /* did we reclaim enough */
2146                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2147                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2148                                         goto try_this_zone;
2149
2150                                 /*
2151                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2152                                  * Only mark the zone full if checking the min
2153                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2154                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2155                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2156                                  * when the watermark is between the low and
2157                                  * min watermarks.
2158                                  */
2159                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2160                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2161                                         goto this_zone_full;
2162
2163                                 continue;
2164                         }
2165                 }
2166
2167 try_this_zone:
2168                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2169                                                 gfp_mask, migratetype);
2170                 if (page)
2171                         break;
2172 this_zone_full:
2173                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2174                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2175         }
2176
2177         if (page) {
2178                 /*
2179                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2180                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2181                  * that the caller is taking steps that will free more
2182                  * memory. The caller should avoid the page being used
2183                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2184                  */
2185                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2186                 return page;
2187         }
2188
2189         /*
2190          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2191          * local node.  However, the local node might have free pages left
2192          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2193          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2194          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2195          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2196          */
2197         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2198                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2199                 if (nr_fair_skipped) {
2200                         zonelist_rescan = true;
2201                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2202                 }
2203                 if (nr_online_nodes > 1)
2204                         zonelist_rescan = true;
2205         }
2206
2207         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2208                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2209                 zlc_active = 0;
2210                 zonelist_rescan = true;
2211         }
2212
2213         if (zonelist_rescan)
2214                 goto zonelist_scan;
2215
2216         return NULL;
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2221  * meminfo in irq context.
2222  */
2223 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2224 {
2225         bool ret = false;
2226
2227 #if NODES_SHIFT > 8
2228         ret = in_interrupt();
2229 #endif
2230         return ret;
2231 }
2232
2233 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2234                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2235                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2236
2237 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2238 {
2239         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2240
2241         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2242             debug_guardpage_minorder() > 0)
2243                 return;
2244
2245         /*
2246          * This documents exceptions given to allocations in certain
2247          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2248          * of allowed nodes.
2249          */
2250         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2251                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2252                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2253                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2254         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2255                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2256
2257         if (fmt) {
2258                 struct va_format vaf;
2259                 va_list args;
2260
2261                 va_start(args, fmt);
2262
2263                 vaf.fmt = fmt;
2264                 vaf.va = &args;
2265
2266                 pr_warn("%pV", &vaf);
2267
2268                 va_end(args);
2269         }
2270
2271         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2272                 current->comm, order, gfp_mask);
2273
2274         dump_stack();
2275         if (!should_suppress_show_mem())
2276                 show_mem(filter);
2277 }
2278
2279 static inline int
2280 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2281                                 unsigned long did_some_progress,
2282                                 unsigned long pages_reclaimed)
2283 {
2284         /* Do not loop if specifically requested */
2285         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2286                 return 0;
2287
2288         /* Always retry if specifically requested */
2289         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2290                 return 1;
2291
2292         /*
2293          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2294          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2295          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2296          */
2297         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2298                 return 0;
2299
2300         /*
2301          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2302          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2303          * implementations.
2304          */
2305         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2306                 return 1;
2307
2308         /*
2309          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2310          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2311          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2312          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2313          * allocation still fails, we stop retrying.
2314          */
2315         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2316                 return 1;
2317
2318         return 0;
2319 }
2320
2321 static inline struct page *
2322 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2323         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2324         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2325         int classzone_idx, int migratetype)
2326 {
2327         struct page *page;
2328
2329         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2330         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2331                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2332                 return NULL;
2333         }
2334
2335         /*
2336          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2337          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2338          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2339          * See freeze_processes.
2340          */
2341         note_oom_kill();
2342
2343         /*
2344          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2345          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2346          * we're still under heavy pressure.
2347          */
2348         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2349                 order, zonelist, high_zoneidx,
2350                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2351                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2352         if (page)
2353                 goto out;
2354
2355         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2356                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2357                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2358                         goto out;
2359                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2360                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2361                         goto out;
2362                 /*
2363                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2364                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2365                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2366                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2367                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2368                  */
2369                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2370                         goto out;
2371         }
2372         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2373         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2374
2375 out:
2376         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2377         return page;
2378 }
2379
2380 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2381 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2382 static struct page *
2383 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2384         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2385         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2386         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2387         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2388 {
2389         unsigned long compact_result;
2390         struct page *page;
2391
2392         if (!order)
2393                 return NULL;
2394
2395         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2396         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2397                                                 nodemask, mode,
2398                                                 contended_compaction,
2399                                                 alloc_flags, classzone_idx);
2400         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2401
2402         switch (compact_result) {
2403         case COMPACT_DEFERRED:
2404                 *deferred_compaction = true;
2405                 /* fall-through */
2406         case COMPACT_SKIPPED:
2407                 return NULL;
2408         default:
2409                 break;
2410         }
2411
2412         /*
2413          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2414          * count a compaction stall
2415          */
2416         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2417
2418         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2419                         order, zonelist, high_zoneidx,
2420                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2421                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2422
2423         if (page) {
2424                 struct zone *zone = page_zone(page);
2425
2426                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2427                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2428                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2429                 return page;
2430         }
2431
2432         /*
2433          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2434          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2435          */
2436         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2437
2438         cond_resched();
2439
2440         return NULL;
2441 }
2442 #else
2443 static inline struct page *
2444 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2445         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2446         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2447         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2448         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2449 {
2450         return NULL;
2451 }
2452 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2453
2454 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2455 static int
2456 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2457                   nodemask_t *nodemask)
2458 {
2459         struct reclaim_state reclaim_state;
2460         int progress;
2461
2462         cond_resched();
2463
2464         /* We now go into synchronous reclaim */
2465         cpuset_memory_pressure_bump();
2466         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2467         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2468         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2469         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2470
2471         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2472
2473         current->reclaim_state = NULL;
2474         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2475         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2476
2477         cond_resched();
2478
2479         return progress;
2480 }
2481
2482 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2483 static inline struct page *
2484 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2485         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2486         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2487         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2488 {
2489         struct page *page = NULL;
2490         bool drained = false;
2491
2492         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2493                                                nodemask);
2494         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2495                 return NULL;
2496
2497         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2498         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2499                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2500
2501 retry:
2502         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2503                                         zonelist, high_zoneidx,
2504                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2505                                         preferred_zone, classzone_idx,
2506                                         migratetype);
2507
2508         /*
2509          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2510          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2511          */
2512         if (!page && !drained) {
2513                 drain_all_pages(NULL);
2514                 drained = true;
2515                 goto retry;
2516         }
2517
2518         return page;
2519 }
2520
2521 /*
2522  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2523  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2524  */
2525 static inline struct page *
2526 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2527         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2528         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2529         int classzone_idx, int migratetype)
2530 {
2531         struct page *page;
2532
2533         do {
2534                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2535                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2536                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2537
2538                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2539                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2540         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2541
2542         return page;
2543 }
2544
2545 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2546                              struct zonelist *zonelist,
2547                              enum zone_type high_zoneidx,
2548                              struct zone *preferred_zone,
2549                              nodemask_t *nodemask)
2550 {
2551         struct zoneref *z;
2552         struct zone *zone;
2553
2554         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2555                                                 high_zoneidx, nodemask)
2556                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2557 }
2558
2559 static inline int
2560 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2561 {
2562         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2563         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2564
2565         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2566         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2567
2568         /*
2569          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2570          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2571          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2572          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2573          */
2574         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2575
2576         if (atomic) {
2577                 /*
2578                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2579                  * if it can't schedule.
2580                  */
2581                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2582                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2583                 /*
2584                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2585                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2586                  */
2587                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2588         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2589                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2590
2591         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2592                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2593                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2594                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2595                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2596                 else if (!in_interrupt() &&
2597                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2598                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2599                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2600         }
2601 #ifdef CONFIG_CMA
2602         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2603                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2604 #endif
2605         return alloc_flags;
2606 }
2607
2608 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2609 {
2610         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2611 }
2612
2613 static inline struct page *
2614 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2615         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2616         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2617         int classzone_idx, int migratetype)
2618 {
2619         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2620         struct page *page = NULL;
2621         int alloc_flags;
2622         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2623         unsigned long did_some_progress;
2624         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2625         bool deferred_compaction = false;
2626         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2627
2628         /*
2629          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2630          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2631          * be using allocators in order of preference for an area that is
2632          * too large.
2633          */
2634         if (order >= MAX_ORDER) {
2635                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2636                 return NULL;
2637         }
2638
2639         /*
2640          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2641          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2642          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2643          * using a larger set of nodes after it has established that the
2644          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2645          * over allocated.
2646          */
2647         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2648             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2649                 goto nopage;
2650
2651 restart:
2652         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2653                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2654                                 preferred_zone, nodemask);
2655
2656         /*
2657          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2658          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2659          * to how we want to proceed.
2660          */
2661         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2662
2663         /*
2664          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2665          * cpusets.
2666          */
2667         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2668                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2669                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2670                                 NULL, &preferred_zone);
2671                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2672         }
2673
2674 rebalance:
2675         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2676         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2677                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2678                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2679         if (page)
2680                 goto got_pg;
2681
2682         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2683         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2684                 /*
2685                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2686                  * the allocation is high priority and these type of
2687                  * allocations are system rather than user orientated
2688                  */
2689                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2690
2691                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2692                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2693                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2694                 if (page) {
2695                         goto got_pg;
2696                 }
2697         }
2698
2699         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2700         if (!wait) {
2701                 /*
2702                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2703                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2704                  * type of allocation to fail.
2705                  */
2706                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2707                 goto nopage;
2708         }
2709
2710         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2711         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2712                 goto nopage;
2713
2714         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2715         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2716                 goto nopage;
2717
2718         /*
2719          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2720          * attempts after direct reclaim are synchronous
2721          */
2722         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2723                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2724                                         preferred_zone,
2725                                         classzone_idx, migratetype,
2726                                         migration_mode, &contended_compaction,
2727                                         &deferred_compaction);
2728         if (page)
2729                 goto got_pg;
2730
2731         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2732         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2733                 /*
2734                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2735                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2736                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2737                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2738                  * instead of entering direct reclaim.
2739                  */
2740                 if (deferred_compaction)
2741                         goto nopage;
2742
2743                 /*
2744                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2745                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2746                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2747                  * so we fallback to base pages instead.
2748                  */
2749                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2750                         goto nopage;
2751
2752                 /*
2753                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2754                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2755                  * khugepaged trying to collapse.
2756                  */
2757                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2758                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2759                         goto nopage;
2760         }
2761
2762         /*
2763          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2764          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2765          * khugepaged trying to collapse.
2766          */
2767         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2768                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2769                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2770
2771         /* Try direct reclaim and then allocating */
2772         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2773                                         zonelist, high_zoneidx,
2774                                         nodemask,
2775                                         alloc_flags, preferred_zone,
2776                                         classzone_idx, migratetype,
2777                                         &did_some_progress);
2778         if (page)
2779                 goto got_pg;
2780
2781         /*
2782          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2783          * running out of options and have to consider going OOM
2784          */
2785         if (!did_some_progress) {
2786                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2787                         if (oom_killer_disabled)
2788                                 goto nopage;
2789                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2790                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2791                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2792                                 goto nopage;
2793                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2794                                         zonelist, high_zoneidx,
2795                                         nodemask, preferred_zone,
2796                                         classzone_idx, migratetype);
2797                         if (page)
2798                                 goto got_pg;
2799
2800                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2801                                 /*
2802                                  * The oom killer is not called for high-order
2803                                  * allocations that may fail, so if no progress
2804                                  * is being made, there are no other options and
2805                                  * retrying is unlikely to help.
2806                                  */
2807                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2808                                         goto nopage;
2809                                 /*
2810                                  * The oom killer is not called for lowmem
2811                                  * allocations to prevent needlessly killing
2812                                  * innocent tasks.
2813                                  */
2814                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2815                                         goto nopage;
2816                         }
2817
2818                         goto restart;
2819                 }
2820         }
2821
2822         /* Check if we should retry the allocation */
2823         pages_reclaimed += did_some_progress;
2824         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2825                                                 pages_reclaimed)) {
2826                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2827                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2828                 goto rebalance;
2829         } else {
2830                 /*
2831                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2832                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2833                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2834                  */
2835                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2836                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2837                                         preferred_zone,
2838                                         classzone_idx, migratetype,
2839                                         migration_mode, &contended_compaction,
2840                                         &deferred_compaction);
2841                 if (page)
2842                         goto got_pg;
2843         }
2844
2845 nopage:
2846         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2847         return page;
2848 got_pg:
2849         if (kmemcheck_enabled)
2850                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2851
2852         return page;
2853 }
2854
2855 /*
2856  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2857  */
2858 struct page *
2859 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2860                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2861 {
2862         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2863         struct zone *preferred_zone;
2864         struct zoneref *preferred_zoneref;
2865         struct page *page = NULL;
2866         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2867         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2868         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2869         int classzone_idx;
2870
2871         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2872
2873         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2874
2875         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2876
2877         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2878                 return NULL;
2879
2880         /*
2881          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2882          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2883          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2884          */
2885         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2886                 return NULL;
2887
2888         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2889                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2890
2891 retry_cpuset:
2892         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2893
2894         /* The preferred zone is used for statistics later */
2895         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2896                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2897                                 &preferred_zone);
2898         if (!preferred_zone)
2899                 goto out;
2900         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2901
2902         /* First allocation attempt */
2903         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2904                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2905                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2906         if (unlikely(!page)) {
2907                 /*
2908                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2909                  * can deadlock because I/O on the device might not
2910                  * complete.
2911                  */
2912                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2913                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2914                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2915                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2916         }
2917
2918         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2919
2920 out:
2921         /*
2922          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2923          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2924          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2925          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2926          */
2927         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2928                 goto retry_cpuset;
2929
2930         return page;
2931 }
2932 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2933
2934 /*
2935  * Common helper functions.
2936  */
2937 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2938 {
2939         struct page *page;
2940
2941         /*
2942          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2943          * a highmem page
2944          */
2945         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2946
2947         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2948         if (!page)
2949                 return 0;
2950         return (unsigned long) page_address(page);
2951 }
2952 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2953
2954 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2955 {
2956         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2957 }
2958 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2959
2960 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2961 {
2962         if (put_page_testzero(page)) {
2963                 if (order == 0)
2964                         free_hot_cold_page(page, false);
2965                 else
2966                         __free_pages_ok(page, order);
2967         }
2968 }
2969
2970 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2971
2972 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2973 {
2974         if (addr != 0) {
2975                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2976                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2977         }
2978 }
2979
2980 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2981
2982 /*
2983  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2984  * of the current memory cgroup.
2985  *
2986  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2987  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2988  */
2989 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2990 {
2991         struct page *page;
2992         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2993
2994         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2995                 return NULL;
2996         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2997         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2998         return page;
2999 }
3000
3001 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3002 {
3003         struct page *page;
3004         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3005
3006         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3007                 return NULL;
3008         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3009         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3010         return page;
3011 }
3012
3013 /*
3014  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3015  * alloc_kmem_pages.
3016  */
3017 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3018 {
3019         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3020         __free_pages(page, order);
3021 }
3022
3023 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3024 {
3025         if (addr != 0) {
3026                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3027                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3028         }
3029 }
3030
3031 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3032 {
3033         if (addr) {
3034                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3035                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3036
3037                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3038                 while (used < alloc_end) {
3039                         free_page(used);
3040                         used += PAGE_SIZE;
3041                 }
3042         }
3043         return (void *)addr;
3044 }
3045
3046 /**
3047  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3048  * @size: the number of bytes to allocate
3049  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3050  *
3051  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3052  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3053  * allocate memory in power-of-two pages.
3054  *
3055  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3056  *
3057  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3058  */
3059 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3060 {
3061         unsigned int order = get_order(size);
3062         unsigned long addr;
3063
3064         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3065         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3066 }
3067 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3068
3069 /**
3070  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3071  *                         pages on a node.
3072  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3073  * @size: the number of bytes to allocate
3074  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3075  *
3076  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3077  * back.
3078  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3079  * but is not exact.
3080  */
3081 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3082 {
3083         unsigned order = get_order(size);
3084         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3085         if (!p)
3086                 return NULL;
3087         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3088 }
3089
3090 /**
3091  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3092  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3093  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3094  *
3095  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3096  */
3097 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3098 {
3099         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3100         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3101
3102         while (addr < end) {
3103                 free_page(addr);
3104                 addr += PAGE_SIZE;
3105         }
3106 }
3107 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3108
3109 /**
3110  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3111  * @offset: The zone index of the highest zone
3112  *
3113  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3114  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3115  * zone, the number of pages is calculated as:
3116  *     managed_pages - high_pages
3117  */
3118 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3119 {
3120         struct zoneref *z;
3121         struct zone *zone;
3122
3123         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3124         unsigned long sum = 0;
3125
3126         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3127
3128         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3129                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3130                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3131                 if (size > high)
3132                         sum += size - high;
3133         }
3134
3135         return sum;
3136 }
3137
3138 /**
3139  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3140  *
3141  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3142  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3143  */
3144 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3145 {
3146         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3147 }
3148 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3149
3150 /**
3151  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3152  *
3153  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3154  * high watermark within all zones.
3155  */
3156 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3157 {
3158         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3159 }
3160
3161 static inline void show_node(struct zone *zone)
3162 {
3163         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3164                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3165 }
3166
3167 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3168 {
3169         val->totalram = totalram_pages;
3170         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3171         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3172         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3173         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3174         val->freehigh = nr_free_highpages();
3175         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3176 }
3177
3178 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3179
3180 #ifdef CONFIG_NUMA
3181 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3182 {
3183         int zone_type;          /* needs to be signed */
3184         unsigned long managed_pages = 0;
3185         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3186
3187         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3188                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3189         val->totalram = managed_pages;
3190         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3191         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3193         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3194         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3195                         NR_FREE_PAGES);
3196 #else
3197         val->totalhigh = 0;
3198         val->freehigh = 0;
3199 #endif
3200         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3201 }
3202 #endif
3203
3204 /*
3205  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3206  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3207  */
3208 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3209 {
3210         bool ret = false;
3211         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3212
3213         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3214                 goto out;
3215
3216         do {
3217                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3218                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3219         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3220 out:
3221         return ret;
3222 }
3223
3224 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3225
3226 static void show_migration_types(unsigned char type)
3227 {
3228         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3229                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3230                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3231                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3232                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3233 #ifdef CONFIG_CMA
3234                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3235 #endif
3236 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3237                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3238 #endif
3239         };
3240         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3241         char *p = tmp;
3242         int i;
3243
3244         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3245                 if (type & (1 << i))
3246                         *p++ = types[i];
3247         }
3248
3249         *p = '\0';
3250         printk("(%s) ", tmp);
3251 }
3252
3253 /*
3254  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3255  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3256  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3257  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3258  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3259  */
3260 void show_free_areas(unsigned int filter)
3261 {
3262         int cpu;
3263         struct zone *zone;
3264
3265         for_each_populated_zone(zone) {
3266                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3267                         continue;
3268                 show_node(zone);
3269                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3270
3271                 for_each_online_cpu(cpu) {
3272                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3273
3274                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3275
3276                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3277                                cpu, pageset->pcp.high,
3278                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3279                 }
3280         }
3281
3282         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3283                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3284                 " unevictable:%lu"
3285                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3286                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3287                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3288                 " free_cma:%lu\n",
3289                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3290                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3291                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3292                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3293                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3294                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3295                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3296                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3297                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3298                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3299                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3300                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3301                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3302                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3303                 global_page_state(NR_SHMEM),
3304                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3305                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3306                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3307
3308         for_each_populated_zone(zone) {
3309                 int i;
3310
3311                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3312                         continue;
3313                 show_node(zone);
3314                 printk("%s"
3315                         " free:%lukB"
3316                         " min:%lukB"
3317                         " low:%lukB"
3318                         " high:%lukB"
3319                         " active_anon:%lukB"
3320                         " inactive_anon:%lukB"
3321                         " active_file:%lukB"
3322                         " inactive_file:%lukB"
3323                         " unevictable:%lukB"
3324                         " isolated(anon):%lukB"
3325                         " isolated(file):%lukB"
3326                         " present:%lukB"
3327                         " managed:%lukB"
3328                         " mlocked:%lukB"
3329                         " dirty:%lukB"
3330                         " writeback:%lukB"
3331                         " mapped:%lukB"
3332                         " shmem:%lukB"
3333                         " slab_reclaimable:%lukB"
3334                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3335                         " kernel_stack:%lukB"
3336                         " pagetables:%lukB"
3337                         " unstable:%lukB"
3338                         " bounce:%lukB"
3339                         " free_cma:%lukB"
3340                         " writeback_tmp:%lukB"
3341                         " pages_scanned:%lu"
3342                         " all_unreclaimable? %s"
3343                         "\n",
3344                         zone->name,
3345                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3346                         K(min_wmark_pages(zone)),
3347                         K(low_wmark_pages(zone)),
3348                         K(high_wmark_pages(zone)),
3349                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3350                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3351                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3352                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3353                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3354                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3355                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3356                         K(zone->present_pages),
3357                         K(zone->managed_pages),
3358                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3359                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3360                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3361                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3362                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3363                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3364                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3365                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3366                                 THREAD_SIZE / 1024,
3367                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3368                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3369                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3370                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3371                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3372                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3373                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3374                         );
3375                 printk("lowmem_reserve[]:");
3376                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3377                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3378                 printk("\n");
3379         }
3380
3381         for_each_populated_zone(zone) {
3382                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3383                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3384
3385                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3386                         continue;
3387                 show_node(zone);
3388                 printk("%s: ", zone->name);
3389
3390                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3391                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3392                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3393                         int type;
3394
3395                         nr[order] = area->nr_free;
3396                         total += nr[order] << order;
3397
3398                         types[order] = 0;
3399                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3400                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3401                                         types[order] |= 1 << type;
3402                         }
3403                 }
3404                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3405                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3406                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3407                         if (nr[order])
3408                                 show_migration_types(types[order]);
3409                 }
3410                 printk("= %lukB\n", K(total));
3411         }
3412
3413         hugetlb_show_meminfo();
3414
3415         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3416
3417         show_swap_cache_info();
3418 }
3419
3420 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3421 {
3422         zoneref->zone = zone;
3423         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3424 }
3425
3426 /*
3427  * Builds allocation fallback zone lists.
3428  *
3429  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3430  */
3431 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3432                                 int nr_zones)
3433 {
3434         struct zone *zone;
3435         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3436
3437         do {
3438                 zone_type--;
3439                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3440                 if (populated_zone(zone)) {
3441                         zoneref_set_zone(zone,
3442                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3443                         check_highest_zone(zone_type);
3444                 }
3445         } while (zone_type);
3446
3447         return nr_zones;
3448 }
3449
3450
3451 /*
3452  *  zonelist_order:
3453  *  0 = automatic detection of better ordering.
3454  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3455  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3456  *
3457  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3458  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3459  */
3460 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3461 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3462 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3463
3464 /* zonelist order in the kernel.
3465  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3466  */
3467 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3468 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3469
3470
3471 #ifdef CONFIG_NUMA
3472 /* The value user specified ....changed by config */
3473 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3474 /* string for sysctl */
3475 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3476 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3477
3478 /*
3479  * interface for configure zonelist ordering.
3480  * command line option "numa_zonelist_order"
3481  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3482  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3483  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3484  */
3485
3486 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3487 {
3488         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3489                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3490         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3491                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3492         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3493                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3494         } else {
3495                 printk(KERN_WARNING
3496                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3497                         "%s\n", s);
3498                 return -EINVAL;
3499         }
3500         return 0;
3501 }
3502
3503 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3504 {
3505         int ret;
3506
3507         if (!s)
3508                 return 0;
3509
3510         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3511         if (ret == 0)
3512                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3513
3514         return ret;
3515 }
3516 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3517
3518 /*
3519  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3520  */
3521 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3522                 void __user *buffer, size_t *length,
3523                 loff_t *ppos)
3524 {
3525         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3526         int ret;
3527         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3528
3529         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3530         if (write) {
3531                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3532                         ret = -EINVAL;
3533                         goto out;
3534                 }
3535                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3536         }
3537         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3538         if (ret)
3539                 goto out;
3540         if (write) {
3541                 int oldval = user_zonelist_order;
3542
3543                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3544                 if (ret) {
3545                         /*
3546                          * bogus value.  restore saved string
3547                          */
3548                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3549                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3550                         user_zonelist_order = oldval;
3551                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3552                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3553                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3554                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3555                 }
3556         }
3557 out:
3558         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3559         return ret;
3560 }
3561
3562
3563 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3564 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3565
3566 /**
3567  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3568  * @node: node whose fallback list we're appending
3569  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3570  *
3571  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3572  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3573  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3574  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3575  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3576  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3577  * on them otherwise.
3578  * It returns -1 if no node is found.
3579  */
3580 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3581 {
3582         int n, val;
3583         int min_val = INT_MAX;
3584         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3585         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3586
3587         /* Use the local node if we haven't already */
3588         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3589                 node_set(node, *used_node_mask);
3590                 return node;
3591         }
3592
3593         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3594
3595                 /* Don't want a node to appear more than once */
3596                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3597                         continue;
3598
3599                 /* Use the distance array to find the distance */
3600                 val = node_distance(node, n);
3601
3602                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3603                 val += (n < node);
3604
3605                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3606                 tmp = cpumask_of_node(n);
3607                 if (!cpumask_empty(tmp))
3608                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3609
3610                 /* Slight preference for less loaded node */
3611                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3612                 val += node_load[n];
3613
3614                 if (val < min_val) {
3615                         min_val = val;
3616                         best_node = n;
3617                 }
3618         }
3619
3620         if (best_node >= 0)
3621                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3622
3623         return best_node;
3624 }
3625
3626
3627 /*
3628  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3629  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3630  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3631  */
3632 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3633 {
3634         int j;
3635         struct zonelist *zonelist;
3636
3637         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3638         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3639                 ;
3640         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3641         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3642         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3643 }
3644
3645 /*
3646  * Build gfp_thisnode zonelists
3647  */
3648 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3649 {
3650         int j;
3651         struct zonelist *zonelist;
3652
3653         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3654         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3655         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3656         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3657 }
3658
3659 /*
3660  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3661  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3662  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3663  * may still exist in local DMA zone.
3664  */
3665 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3666
3667 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3668 {
3669         int pos, j, node;
3670         int zone_type;          /* needs to be signed */
3671         struct zone *z;
3672         struct zonelist *zonelist;
3673
3674         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3675         pos = 0;
3676         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3677                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3678                         node = node_order[j];
3679                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3680                         if (populated_zone(z)) {
3681                                 zoneref_set_zone(z,
3682                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3683                                 check_highest_zone(zone_type);
3684                         }
3685                 }
3686         }
3687         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3688         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3689 }
3690
3691 #if defined(CONFIG_64BIT)
3692 /*
3693  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3694  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3695  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3696  */
3697 static int default_zonelist_order(void)
3698 {
3699         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3700 }
3701 #else
3702 /*
3703  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3704  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3705  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3706  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3707  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3708  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3709  */
3710 static int default_zonelist_order(void)
3711 {
3712         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3713 }
3714 #endif /* CONFIG_64BIT */
3715
3716 static void set_zonelist_order(void)
3717 {
3718         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3719                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3720         else
3721                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3722 }
3723
3724 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3725 {
3726         int j, node, load;
3727         enum zone_type i;
3728         nodemask_t used_mask;
3729         int local_node, prev_node;
3730         struct zonelist *zonelist;
3731         int order = current_zonelist_order;
3732
3733         /* initialize zonelists */
3734         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3735                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3736                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3737                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3738         }
3739
3740         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3741         local_node = pgdat->node_id;
3742         load = nr_online_nodes;
3743         prev_node = local_node;
3744         nodes_clear(used_mask);
3745
3746         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3747         j = 0;
3748
3749         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3750                 /*
3751                  * We don't want to pressure a particular node.
3752                  * So adding penalty to the first node in same
3753                  * distance group to make it round-robin.
3754                  */
3755                 if (node_distance(local_node, node) !=
3756                     node_distance(local_node, prev_node))
3757                         node_load[node] = load;
3758
3759                 prev_node = node;
3760                 load--;
3761                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3762                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3763                 else
3764                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3765         }
3766
3767         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3768                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3769                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3770         }
3771
3772         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3773 }
3774
3775 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3776 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3777 {
3778         struct zonelist *zonelist;
3779         struct zonelist_cache *zlc;
3780         struct zoneref *z;
3781
3782         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3783         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3784         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3785         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3786                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3787 }
3788
3789 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3790 /*
3791  * Return node id of node used for "local" allocations.
3792  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3793  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3794  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3795  */
3796 int local_memory_node(int node)
3797 {
3798         struct zone *zone;
3799
3800         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3801                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3802                                    NULL,
3803                                    &zone);
3804         return zone->node;
3805 }
3806 #endif
3807
3808 #else   /* CONFIG_NUMA */
3809
3810 static void set_zonelist_order(void)
3811 {
3812         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3813 }
3814
3815 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3816 {
3817         int node, local_node;
3818         enum zone_type j;
3819         struct zonelist *zonelist;
3820
3821         local_node = pgdat->node_id;
3822
3823         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3824         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3825
3826         /*
3827          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3828          * of all the other nodes.
3829          * We don't want to pressure a particular node, so when
3830          * building the zones for node N, we make sure that the
3831          * zones coming right after the local ones are those from
3832          * node N+1 (modulo N)
3833          */
3834         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3835                 if (!node_online(node))
3836                         continue;
3837                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3838         }
3839         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3840                 if (!node_online(node))
3841                         continue;
3842                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3843         }
3844
3845         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3846         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3847 }
3848
3849 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3850 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3851 {
3852         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3853 }
3854
3855 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3856
3857 /*
3858  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3859  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3860  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3861  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3862  * with interrupts disabled.
3863  *
3864  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3865  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3866  * hotplugged processors.
3867  *
3868  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3869  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3870  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3871  */
3872 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3873 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3874 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3875
3876 /*
3877  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3878  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3879  */
3880 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3881
3882 /* return values int ....just for stop_machine() */
3883 static int __build_all_zonelists(void *data)
3884 {
3885         int nid;
3886         int cpu;
3887         pg_data_t *self = data;
3888
3889 #ifdef CONFIG_NUMA
3890         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3891 #endif
3892
3893         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3894                 build_zonelists(self);
3895                 build_zonelist_cache(self);
3896         }
3897
3898         for_each_online_node(nid) {
3899                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3900
3901                 build_zonelists(pgdat);
3902                 build_zonelist_cache(pgdat);
3903         }
3904
3905         /*
3906          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3907          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3908          * each zone will be allocated later when the per cpu
3909          * allocator is available.
3910          *
3911          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3912          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3913          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3914          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3915          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3916          * (a chicken-egg dilemma).
3917          */
3918         for_each_possible_cpu(cpu) {
3919                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3920
3921 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3922                 /*
3923                  * We now know the "local memory node" for each node--
3924                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3925                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3926                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3927                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3928                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3929                  */
3930                 if (cpu_online(cpu))
3931                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3932 #endif
3933         }
3934
3935         return 0;
3936 }
3937
3938 /*
3939  * Called with zonelists_mutex held always
3940  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3941  */
3942 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3943 {
3944         set_zonelist_order();
3945
3946         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3947                 __build_all_zonelists(NULL);
3948                 mminit_verify_zonelist();
3949                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3950         } else {
3951 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3952                 if (zone)
3953                         setup_zone_pageset(zone);
3954 #endif
3955                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3956                    of zonelist */
3957                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3958                 /* cpuset refresh routine should be here */
3959         }
3960         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3961         /*
3962          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3963          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3964          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3965          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3966          * disabled and enable it later
3967          */
3968         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3969                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3970         else
3971                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3972
3973         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3974                 "Total pages: %ld\n",
3975                         nr_online_nodes,
3976                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3977                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3978                         vm_total_pages);
3979 #ifdef CONFIG_NUMA
3980         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3981 #endif
3982 }
3983
3984 /*
3985  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3986  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3987  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3988  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3989  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3990  * conservative, even though it seems large.
3991  *
3992  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3993  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3994  */
3995 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3996
3997 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3998 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3999 {
4000         unsigned long size = 1;
4001
4002         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4003
4004         while (size < pages)
4005                 size <<= 1;
4006
4007         /*
4008          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4009          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4010          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4011          */
4012         size = min(size, 4096UL);
4013
4014         return max(size, 4UL);
4015 }
4016 #else
4017 /*
4018  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4019  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4020  *
4021  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4022  *
4023  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4024  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4025  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4026  *
4027  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4028  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4029  *
4030  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4031  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4032  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4033  */
4034 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4035 {
4036         return 4096UL;
4037 }
4038 #endif
4039
4040 /*
4041  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4042  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4043  * hash function before the remainder is taken.
4044  */
4045 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4046 {
4047         return ffz(~size);
4048 }
4049
4050 /*
4051  * Check if a pageblock contains reserved pages
4052  */
4053 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4054 {
4055         unsigned long pfn;
4056
4057         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4058                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4059                         return 1;
4060         }
4061         return 0;
4062 }
4063
4064 /*
4065  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4066  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4067  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4068  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4069  * blocks as reclaim kicks in
4070  */
4071 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4072 {
4073         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4074         struct page *page;
4075         unsigned long block_migratetype;
4076         int reserve;
4077         int old_reserve;
4078
4079         /*
4080          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4081          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4082          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4083          * the block.
4084          */
4085         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4086         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4087         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4088         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4089                                                         pageblock_order;
4090
4091         /*
4092          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4093          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4094          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4095          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4096          * future allocation of hugepages at runtime.
4097          */
4098         reserve = min(2, reserve);
4099         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4100
4101         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4102         if (reserve == old_reserve)
4103                 return;
4104         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4105
4106         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4107                 if (!pfn_valid(pfn))
4108                         continue;
4109                 page = pfn_to_page(pfn);
4110
4111                 /* Watch out for overlapping nodes */
4112                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4113                         continue;
4114
4115                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4116
4117                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4118                 if (reserve > 0) {
4119                         /*
4120                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4121                          * them.
4122                          */
4123                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4124                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4125                                 continue;
4126
4127                         /* If this block is reserved, account for it */
4128                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4129                                 reserve--;
4130                                 continue;
4131                         }
4132
4133                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4134                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4135                                 set_pageblock_migratetype(page,
4136                                                         MIGRATE_RESERVE);
4137                                 move_freepages_block(zone, page,
4138                                                         MIGRATE_RESERVE);
4139                                 reserve--;
4140                                 continue;
4141                         }
4142                 } else if (!old_reserve) {
4143                         /*
4144                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4145                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4146                          */
4147                         break;
4148                 }
4149
4150                 /*
4151                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4152                  * take it back
4153                  */
4154                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4155                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4156                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4157                 }
4158         }
4159 }
4160
4161 /*
4162  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4163  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4164  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4165  */
4166 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4167                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4168 {
4169         struct page *page;
4170         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4171         unsigned long pfn;
4172         struct zone *z;
4173
4174         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4175                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4176
4177         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4178         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4179                 /*
4180                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4181                  * handed to this function.  They do not
4182                  * exist on hotplugged memory.
4183                  */
4184                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4185                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4186                                 continue;
4187                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4188                                 continue;
4189                 }
4190                 page = pfn_to_page(pfn);
4191                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4192                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4193                 init_page_count(page);
4194                 page_mapcount_reset(page);
4195                 page_cpupid_reset_last(page);
4196                 SetPageReserved(page);
4197                 /*
4198                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4199                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4200                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4201                  * the address space during boot when many long-lived
4202                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4203                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4204                  * setup_zone_migrate_reserve()
4205                  *
4206                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4207                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4208                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4209                  * pfn out of zone.
4210                  */
4211                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4212                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4213                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4214                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4215
4216                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4217 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4218                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4219                 if (!is_highmem_idx(zone))
4220                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4221 #endif
4222         }
4223 }
4224
4225 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4226 {
4227         unsigned int order, t;
4228         for_each_migratetype_order(order, t) {
4229                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4230                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4231         }
4232 }
4233
4234 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4235 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4236         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4237 #endif
4238
4239 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4240 {
4241 #ifdef CONFIG_MMU
4242         int batch;
4243
4244         /*
4245          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4246          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4247          *
4248          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4249          */
4250         batch = zone->managed_pages / 1024;
4251         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4252                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4253         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4254         if (batch < 1)
4255                 batch = 1;
4256
4257         /*
4258          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4259          * of 2 value was found to be more likely to have
4260          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4261          *
4262          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4263          * batches of pages, one task can end up with a lot
4264          * of pages of one half of the possible page colors
4265          * and the other with pages of the other colors.
4266          */
4267         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4268
4269         return batch;
4270
4271 #else
4272         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4273          * conditions.
4274          *
4275          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4276          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4277          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4278          *
4279          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4280          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4281          * can be a significant delay between the individual batches being
4282          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4283          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4284          */
4285         return 0;
4286 #endif
4287 }
4288
4289 /*
4290  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4291  * ->batch must never be higher then ->high.
4292  * The following function updates them in a safe manner without read side
4293  * locking.
4294  *
4295  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4296  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4297  *
4298  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4299  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4300  * exist).
4301  */
4302 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4303                 unsigned long batch)
4304 {
4305        /* start with a fail safe value for batch */
4306         pcp->batch = 1;
4307         smp_wmb();
4308
4309        /* Update high, then batch, in order */
4310         pcp->high = high;
4311         smp_wmb();
4312
4313         pcp->batch = batch;
4314 }
4315
4316 /* a companion to pageset_set_high() */
4317 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4318 {
4319         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4320 }
4321
4322 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4323 {
4324         struct per_cpu_pages *pcp;
4325         int migratetype;
4326
4327         memset(p, 0, sizeof(*p));
4328
4329         pcp = &p->pcp;
4330         pcp->count = 0;
4331         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4332                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4333 }
4334
4335 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4336 {
4337         pageset_init(p);
4338         pageset_set_batch(p, batch);
4339 }
4340
4341 /*
4342  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4343  * to the value high for the pageset p.
4344  */
4345 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4346                                 unsigned long high)
4347 {
4348         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4349         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4350                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4351
4352         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4353 }
4354
4355 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4356                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4357 {
4358         if (percpu_pagelist_fraction)
4359                 pageset_set_high(pcp,
4360                         (zone->managed_pages /
4361                                 percpu_pagelist_fraction));
4362         else
4363                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4364 }
4365
4366 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4367 {
4368         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4369
4370         pageset_init(pcp);
4371         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4372 }
4373
4374 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4375 {
4376         int cpu;
4377         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4378         for_each_possible_cpu(cpu)
4379                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4380 }
4381
4382 /*
4383  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4384  * Before this call only boot pagesets were available.
4385  */
4386 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4387 {
4388         struct zone *zone;
4389
4390         for_each_populated_zone(zone)
4391                 setup_zone_pageset(zone);
4392 }
4393
4394 static noinline __init_refok
4395 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4396 {
4397         int i;
4398         size_t alloc_size;
4399
4400         /*
4401          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4402          * per zone.
4403          */
4404         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4405                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4406         zone->wait_table_bits =
4407                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4408         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4409                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4410
4411         if (!slab_is_available()) {
4412                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4413                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4414                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4415         } else {
4416                 /*
4417                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4418                  * via memory hot-add.
4419                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4420                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4421                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4422                  * node itself as well.
4423                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4424                  * necessary.
4425                  */
4426                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4427         }
4428         if (!zone->wait_table)
4429                 return -ENOMEM;
4430
4431         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4432                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4433
4434         return 0;
4435 }
4436
4437 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4438 {
4439         /*
4440          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4441          * relies on the ability of the linker to provide the
4442          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4443          */
4444         zone->pageset = &boot_pageset;
4445
4446         if (populated_zone(zone))
4447                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4448                         zone->name, zone->present_pages,
4449                                          zone_batchsize(zone));
4450 }
4451
4452 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4453                                         unsigned long zone_start_pfn,
4454                                         unsigned long size,
4455                                         enum memmap_context context)
4456 {
4457         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4458         int ret;
4459         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4460         if (ret)
4461                 return ret;
4462         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4463
4464         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4465
4466         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4467                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4468                         pgdat->node_id,
4469                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4470                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4471
4472         zone_init_free_lists(zone);
4473
4474         return 0;
4475 }
4476
4477 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4478 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4479 /*
4480  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4481  */
4482 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4483 {
4484         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4485         int nid;
4486         /*
4487          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4488          * when the kernel is running single-threaded.
4489          */
4490         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4491         static int __meminitdata last_nid;
4492
4493         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4494                 return last_nid;
4495
4496         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4497         if (nid != -1) {
4498                 last_start_pfn = start_pfn;
4499                 last_end_pfn = end_pfn;
4500                 last_nid = nid;
4501         }
4502
4503         return nid;
4504 }
4505 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4506
4507 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4508 {
4509         int nid;
4510
4511         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4512         if (nid >= 0)
4513                 return nid;
4514         /* just returns 0 */
4515         return 0;
4516 }
4517
4518 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4519 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4520 {
4521         int nid;
4522
4523         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4524         if (nid >= 0 && nid != node)
4525                 return false;
4526         return true;
4527 }
4528 #endif
4529
4530 /**
4531  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4532  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4533  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4534  *
4535  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4536  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4537  * memblock_free_early_nid() manually.
4538  */
4539 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4540 {
4541         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4542         int i, this_nid;
4543
4544         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4545                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4546                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4547
4548                 if (start_pfn < end_pfn)
4549                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4550                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4551                                         this_nid);
4552         }
4553 }
4554
4555 /**
4556  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4557  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4558  *
4559  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4560  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4561  */
4562 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4563 {
4564         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4565         int i, this_nid;
4566
4567         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4568                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4569 }
4570
4571 /**
4572  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4573  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4574  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4575  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4576  *
4577  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4578  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4579  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4580  * PFNs will be 0.
4581  */
4582 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4583                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4584 {
4585         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4586         int i;
4587
4588         *start_pfn = -1UL;
4589         *end_pfn = 0;
4590
4591         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4592                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4593                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4594         }
4595
4596         if (*start_pfn == -1UL)
4597                 *start_pfn = 0;
4598 }
4599
4600 /*
4601  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4602  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4603  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4604  */
4605 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4606 {
4607         int zone_index;
4608         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4609                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4610                         continue;
4611
4612                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4613                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4614                         break;
4615         }
4616
4617         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4618         movable_zone = zone_index;
4619 }
4620
4621 /*
4622  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4623  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4624  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4625  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4626  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4627  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4628  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4629  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4630  */
4631 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4632                                         unsigned long zone_type,
4633                                         unsigned long node_start_pfn,
4634                                         unsigned long node_end_pfn,
4635                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4636                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4637 {
4638         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4639         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4640                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4641                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4642                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4643                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4644                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4645
4646                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4647                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4648                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4649                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4650
4651                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4652                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4653                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4654         }
4655 }
4656
4657 /*
4658  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4659  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4660  */
4661 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4662                                         unsigned long zone_type,
4663                                         unsigned long node_start_pfn,
4664                                         unsigned long node_end_pfn,
4665                                         unsigned long *ignored)
4666 {
4667         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4668
4669         /* Get the start and end of the zone */
4670         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4671         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4672         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4673                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4674                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4675
4676         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4677         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4678                 return 0;
4679
4680         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4681         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4682         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4683
4684         /* Return the spanned pages */
4685         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4686 }
4687
4688 /*
4689  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4690  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4691  */
4692 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4693                                 unsigned long range_start_pfn,
4694                                 unsigned long range_end_pfn)
4695 {
4696         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4697         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4698         int i;
4699
4700         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4701                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4702                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4703                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4704         }
4705         return nr_absent;
4706 }
4707
4708 /**
4709  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4710  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4711  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4712  *
4713  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4714  */
4715 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4716                                                         unsigned long end_pfn)
4717 {
4718         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4719 }
4720
4721 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4722 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4723                                         unsigned long zone_type,
4724                                         unsigned long node_start_pfn,
4725                                         unsigned long node_end_pfn,
4726                                         unsigned long *ignored)
4727 {
4728         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4729         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4730         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4731
4732         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4733         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4734
4735         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4736                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4737                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4738         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4739 }
4740
4741 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4742 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4743                                         unsigned long zone_type,
4744                                         unsigned long node_start_pfn,
4745                                         unsigned long node_end_pfn,
4746                                         unsigned long *zones_size)
4747 {
4748         return zones_size[zone_type];
4749 }
4750
4751 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4752                                                 unsigned long zone_type,
4753                                                 unsigned long node_start_pfn,
4754                                                 unsigned long node_end_pfn,
4755                                                 unsigned long *zholes_size)
4756 {
4757         if (!zholes_size)
4758                 return 0;
4759
4760         return zholes_size[zone_type];
4761 }
4762
4763 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4764
4765 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4766                                                 unsigned long node_start_pfn,
4767                                                 unsigned long node_end_pfn,
4768                                                 unsigned long *zones_size,
4769                                                 unsigned long *zholes_size)
4770 {
4771         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4772         enum zone_type i;
4773
4774         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4775                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4776                                                          node_start_pfn,
4777                                                          node_end_pfn,
4778                                                          zones_size);
4779         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4780
4781         realtotalpages = totalpages;
4782         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4783                 realtotalpages -=
4784                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4785                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4786                                                   zholes_size);
4787         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4788         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4789                                                         realtotalpages);
4790 }
4791
4792 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4793 /*
4794  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4795  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4796  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4797  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4798  * bytes.
4799  */
4800 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4801 {
4802         unsigned long usemapsize;
4803
4804         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4805         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4806         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4807         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4808         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4809
4810         return usemapsize / 8;
4811 }
4812
4813 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4814                                 struct zone *zone,
4815                                 unsigned long zone_start_pfn,
4816                                 unsigned long zonesize)
4817 {
4818         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4819         zone->pageblock_flags = NULL;
4820         if (usemapsize)
4821                 zone->pageblock_flags =
4822                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4823                                                          pgdat->node_id);
4824 }
4825 #else
4826 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4827                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4828 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4829
4830 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4831
4832 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4833 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4834 {
4835         unsigned int order;
4836
4837         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4838         if (pageblock_order)
4839                 return;
4840
4841         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4842                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4843         else
4844                 order = MAX_ORDER - 1;
4845
4846         /*
4847          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4848          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4849          * powerpc.
4850          */
4851         pageblock_order = order;
4852 }
4853 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4854
4855 /*
4856  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4857  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4858  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4859  * the kernel config
4860  */
4861 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4862 {
4863 }
4864
4865 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4866
4867 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4868                                                    unsigned long present_pages)
4869 {
4870         unsigned long pages = spanned_pages;
4871
4872         /*
4873          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4874          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4875          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4876          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4877          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4878          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4879          */
4880         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4881             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4882                 pages = present_pages;
4883
4884         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4885 }
4886
4887 /*
4888  * Set up the zone data structures:
4889  *   - mark all pages reserved
4890  *   - mark all memory queues empty
4891  *   - clear the memory bitmaps
4892  *
4893  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4894  */
4895 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4896                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4897                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4898 {
4899         enum zone_type j;
4900         int nid = pgdat->node_id;
4901         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4902         int ret;
4903
4904         pgdat_resize_init(pgdat);
4905 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4906         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4907         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4908         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4909 #endif
4910         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4911         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4912         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4913
4914         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4915                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4916                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4917
4918                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4919                                                   node_end_pfn, zones_size);
4920                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4921                                                                 node_start_pfn,
4922                                                                 node_end_pfn,
4923                                                                 zholes_size);
4924
4925                 /*
4926                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4927                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4928                  * and per-cpu initialisations
4929                  */
4930                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4931                 if (freesize >= memmap_pages) {
4932                         freesize -= memmap_pages;
4933                         if (memmap_pages)
4934                                 printk(KERN_DEBUG
4935                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4936                                        zone_names[j], memmap_pages);
4937                 } else
4938                         printk(KERN_WARNING
4939                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4940                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4941
4942                 /* Account for reserved pages */
4943                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4944                         freesize -= dma_reserve;
4945                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4946                                         zone_names[0], dma_reserve);
4947                 }
4948
4949                 if (!is_highmem_idx(j))
4950                         nr_kernel_pages += freesize;
4951                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4952                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4953                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4954                 nr_all_pages += freesize;
4955
4956                 zone->spanned_pages = size;
4957                 zone->present_pages = realsize;
4958                 /*
4959                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4960                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4961                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4962                  */
4963                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4964 #ifdef CONFIG_NUMA
4965                 zone->node = nid;
4966                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4967                                                 / 100;
4968                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4969 #endif
4970                 zone->name = zone_names[j];
4971                 spin_lock_init(&zone->lock);
4972                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4973                 zone_seqlock_init(zone);
4974                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4975                 zone_pcp_init(zone);
4976
4977                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4978                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4979
4980                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4981                 if (!size)
4982                         continue;
4983
4984                 set_pageblock_order();
4985                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4986                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4987                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4988                 BUG_ON(ret);
4989                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4990                 zone_start_pfn += size;
4991         }
4992 }
4993
4994 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4995 {
4996         /* Skip empty nodes */
4997         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4998                 return;
4999
5000 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5001         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5002         if (!pgdat->node_mem_map) {
5003                 unsigned long size, start, end;
5004                 struct page *map;
5005
5006                 /*
5007                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5008                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5009                  * for the buddy allocator to function correctly.
5010                  */
5011                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5012                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5013                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5014                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5015                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5016                 if (!map)
5017                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5018                                                                pgdat->node_id);
5019                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5020         }
5021 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5022         /*
5023          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5024          */
5025         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5026                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5027 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5028                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5029                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5030 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5031         }
5032 #endif
5033 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5034 }
5035
5036 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5037                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5038 {
5039         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5040         unsigned long start_pfn = 0;
5041         unsigned long end_pfn = 0;
5042
5043         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5044         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5045
5046         pgdat->node_id = nid;
5047         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5048 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5049         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5050         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
5051                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5052 #endif
5053         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5054                                   zones_size, zholes_size);
5055
5056         alloc_node_mem_map(pgdat);
5057 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5058         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5059                 nid, (unsigned long)pgdat,
5060                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5061 #endif
5062
5063         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5064                             zones_size, zholes_size);
5065 }
5066
5067 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5068
5069 #if MAX_NUMNODES > 1
5070 /*
5071  * Figure out the number of possible node ids.
5072  */
5073 void __init setup_nr_node_ids(void)
5074 {
5075         unsigned int node;
5076         unsigned int highest = 0;
5077
5078         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5079                 highest = node;
5080         nr_node_ids = highest + 1;
5081 }
5082 #endif
5083
5084 /**
5085  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5086  *
5087  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5088  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5089  * all the nodes.
5090  *
5091  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5092  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5093  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5094  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5095  *
5096  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5097  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5098  * populated node map.
5099  *
5100  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5101  * requirement (single node).
5102  */
5103 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5104 {
5105         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5106         unsigned long start, end, mask;
5107         int last_nid = -1;
5108         int i, nid;
5109
5110         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5111                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5112                         last_nid = nid;
5113                         last_end = end;
5114                         continue;
5115                 }
5116
5117                 /*
5118                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5119                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5120                  * too coarse to separate the current node from the last.
5121                  */
5122                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5123                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5124                         mask <<= 1;
5125
5126                 /* accumulate all internode masks */
5127                 accl_mask |= mask;
5128         }
5129
5130         /* convert mask to number of pages */
5131         return ~accl_mask + 1;
5132 }
5133
5134 /* Find the lowest pfn for a node */
5135 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5136 {
5137         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5138         unsigned long start_pfn;
5139         int i;
5140
5141         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5142                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5143
5144         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5145                 printk(KERN_WARNING
5146                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5147                 return 0;
5148         }
5149
5150         return min_pfn;
5151 }
5152
5153 /**
5154  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5155  *
5156  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5157  * memblock_set_node().
5158  */
5159 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5160 {
5161         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5162 }
5163
5164 /*
5165  * early_calculate_totalpages()
5166  * Sum pages in active regions for movable zone.
5167  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5168  */
5169 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5170 {
5171         unsigned long totalpages = 0;
5172         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5173         int i, nid;
5174
5175         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5176                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5177
5178                 totalpages += pages;
5179                 if (pages)
5180                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5181         }
5182         return totalpages;
5183 }
5184
5185 /*
5186  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5187  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5188  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5189  * others
5190  */
5191 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5192 {
5193         int i, nid;
5194         unsigned long usable_startpfn;
5195         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5196         /* save the state before borrow the nodemask */
5197         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5198         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5199         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5200         struct memblock_region *r;
5201
5202         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5203         find_usable_zone_for_movable();
5204
5205         /*
5206          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5207          * options.
5208          */
5209         if (movable_node_is_enabled()) {
5210                 for_each_memblock(memory, r) {
5211                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5212                                 continue;
5213
5214                         nid = r->nid;
5215
5216                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5217                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5218                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5219                                 usable_startpfn;
5220                 }
5221
5222                 goto out2;
5223         }
5224
5225         /*
5226          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5227          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5228          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5229          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5230          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5231          * what movablecore would have allowed.
5232          */
5233         if (required_movablecore) {
5234                 unsigned long corepages;
5235
5236                 /*
5237                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5238                  * was requested by the user
5239                  */
5240                 required_movablecore =
5241                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5242                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5243
5244                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5245         }
5246
5247         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5248         if (!required_kernelcore)
5249                 goto out;
5250
5251         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5252         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5253
5254 restart:
5255         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5256         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5257         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5258                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5259
5260                 /*
5261                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5262                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5263                  * amount of memory for the kernel
5264                  */
5265                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5266                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5267
5268                 /*
5269                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5270                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5271                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5272                  */
5273                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5274
5275                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5276                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5277                         unsigned long size_pages;
5278
5279                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5280                         if (start_pfn >= end_pfn)
5281                                 continue;
5282
5283                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5284                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5285                                 unsigned long kernel_pages;
5286                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5287                                                                 - start_pfn;
5288
5289                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5290                                                         kernelcore_remaining);
5291                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5292                                                         required_kernelcore);
5293
5294                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5295                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5296
5297                                         /*
5298                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5299                                          * that if we have to rebalance
5300                                          * kernelcore across nodes, we will
5301                                          * not double account here
5302                                          */
5303                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5304                                         continue;
5305                                 }
5306                                 start_pfn = usable_startpfn;
5307                         }
5308
5309                         /*
5310                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5311                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5312                          * number of pages used as kernelcore
5313                          */
5314                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5315                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5316                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5317                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5318
5319                         /*
5320                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5321                          * break if the kernelcore for this node has been
5322                          * satisfied
5323                          */
5324                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5325                                                                 size_pages);
5326                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5327                         if (!kernelcore_remaining)
5328                                 break;
5329                 }
5330         }
5331
5332         /*
5333          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5334          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5335          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5336          * satisfied
5337          */
5338         usable_nodes--;
5339         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5340                 goto restart;
5341
5342 out2:
5343         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5344         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5345                 zone_movable_pfn[nid] =
5346                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5347
5348 out:
5349         /* restore the node_state */
5350         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5351 }
5352
5353 /* Any regular or high memory on that node ? */
5354 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5355 {
5356         enum zone_type zone_type;
5357
5358         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5359                 return;
5360
5361         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5362                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5363                 if (populated_zone(zone)) {
5364                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5365                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5366                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5367                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5368                         break;
5369                 }
5370         }
5371 }
5372
5373 /**
5374  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5375  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5376  *
5377  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5378  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5379  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5380  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5381  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5382  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5383  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5384  * at arch_max_dma_pfn.
5385  */
5386 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5387 {
5388         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5389         int i, nid;
5390
5391         /* Record where the zone boundaries are */
5392         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5393                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5394         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5395                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5396         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5397         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5398         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5399                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5400                         continue;
5401                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5402                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5403                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5404                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5405         }
5406         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5407         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5408
5409         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5410         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5411         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5412
5413         /* Print out the zone ranges */
5414         pr_info("Zone ranges:\n");
5415         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5416                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5417                         continue;
5418                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5419                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5420                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5421                         pr_cont("empty\n");
5422                 else
5423                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5424                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5425                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5426                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5427         }
5428
5429         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5430         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5431         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5432                 if (zone_movable_pfn[i])
5433                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5434                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5435         }
5436
5437         /* Print out the early node map */
5438         pr_info("Early memory node ranges\n");
5439         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5440                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5441                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5442
5443         /* Initialise every node */
5444         mminit_verify_pageflags_layout();
5445         setup_nr_node_ids();
5446         for_each_online_node(nid) {
5447                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5448                 free_area_init_node(nid, NULL,
5449                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5450
5451                 /* Any memory on that node */
5452                 if (pgdat->node_present_pages)
5453                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5454                 check_for_memory(pgdat, nid);
5455         }
5456 }
5457
5458 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5459 {
5460         unsigned long long coremem;
5461         if (!p)
5462                 return -EINVAL;
5463
5464         coremem = memparse(p, &p);
5465         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5466
5467         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5468         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5469
5470         return 0;
5471 }
5472
5473 /*
5474  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5475  * cannot be reclaimed or migrated.
5476  */
5477 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5478 {
5479         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5480 }
5481
5482 /*
5483  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5484  * can be reclaimed or migrated.
5485  */
5486 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5487 {
5488         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5489 }
5490
5491 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5492 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5493
5494 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5495
5496 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5497 {
5498         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5499         page_zone(page)->managed_pages += count;
5500         totalram_pages += count;
5501 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5502         if (PageHighMem(page))
5503                 totalhigh_pages += count;
5504 #endif
5505         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5506 }
5507 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5508
5509 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5510 {
5511         void *pos;
5512         unsigned long pages = 0;
5513
5514         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5515         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5516         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5517                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5518                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5519                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5520         }
5521
5522         if (pages && s)
5523                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5524                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5525
5526         return pages;
5527 }
5528 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5529
5530 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5531 void free_highmem_page(struct page *page)
5532 {
5533         __free_reserved_page(page);
5534         totalram_pages++;
5535         page_zone(page)->managed_pages++;
5536         totalhigh_pages++;
5537 }
5538 #endif
5539
5540
5541 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5542 {
5543         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5544         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5545
5546         physpages = get_num_physpages();
5547         codesize = _etext - _stext;
5548         datasize = _edata - _sdata;
5549         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5550         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5551         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5552         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5553
5554         /*
5555          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5556          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5557          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5558          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5559          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5560          */
5561 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5562         do { \
5563                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5564                         size -= adj; \
5565         } while (0)
5566
5567         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5568                      _sinittext, init_code_size);
5569         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5570         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5571         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5572         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5573
5574 #undef  adj_init_size
5575
5576         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5577                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5578                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5579 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5580                ", %luK highmem"
5581 #endif
5582                "%s%s)\n",
5583                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5584                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5585                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5586                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5587 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5588                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5589 #endif
5590                str ? ", " : "", str ? str : "");
5591 }
5592
5593 /**
5594  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5595  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5596  *
5597  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5598  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5599  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5600  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5601  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5602  * smaller per-cpu batchsize.
5603  */
5604 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5605 {
5606         dma_reserve = new_dma_reserve;
5607 }
5608
5609 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5610 {
5611         free_area_init_node(0, zones_size,
5612                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5613 }
5614
5615 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5616                                  unsigned long action, void *hcpu)
5617 {
5618         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5619
5620         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5621                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5622                 drain_pages(cpu);
5623
5624                 /*
5625                  * Spill the event counters of the dead processor
5626                  * into the current processors event counters.
5627                  * This artificially elevates the count of the current
5628                  * processor.
5629                  */
5630                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5631
5632                 /*
5633                  * Zero the differential counters of the dead processor
5634                  * so that the vm statistics are consistent.
5635                  *
5636                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5637                  * race with what we are doing.
5638                  */
5639                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5640         }
5641         return NOTIFY_OK;
5642 }
5643
5644 void __init page_alloc_init(void)
5645 {
5646         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5647 }
5648
5649 /*
5650  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5651  *      or min_free_kbytes changes.
5652  */
5653 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5654 {
5655         struct pglist_data *pgdat;
5656         unsigned long reserve_pages = 0;
5657         enum zone_type i, j;
5658
5659         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5660                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5661                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5662                         long max = 0;
5663
5664                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5665                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5666                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5667                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5668                         }
5669
5670                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5671                         max += high_wmark_pages(zone);
5672
5673                         if (max > zone->managed_pages)
5674                                 max = zone->managed_pages;
5675                         reserve_pages += max;
5676                         /*
5677                          * Lowmem reserves are not available to
5678                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5679                          * kswapd tries to balance zones to their high
5680                          * watermark.  As a result, neither should be
5681                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5682                          * situation where reclaim has to clean pages
5683                          * in order to balance the zones.
5684                          */
5685                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5686                 }
5687         }
5688         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5689         totalreserve_pages = reserve_pages;
5690 }
5691
5692 /*
5693  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5694  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5695  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5696  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5697  */
5698 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5699 {
5700         struct pglist_data *pgdat;
5701         enum zone_type j, idx;
5702
5703         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5704                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5705                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5706                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5707
5708                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5709
5710                         idx = j;
5711                         while (idx) {
5712                                 struct zone *lower_zone;
5713
5714                                 idx--;
5715
5716                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5717                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5718
5719                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5720                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5721                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5722                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5723                         }
5724                 }
5725         }
5726
5727         /* update totalreserve_pages */
5728         calculate_totalreserve_pages();
5729 }
5730
5731 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5732 {
5733         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5734         unsigned long lowmem_pages = 0;
5735         struct zone *zone;
5736         unsigned long flags;
5737
5738         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5739         for_each_zone(zone) {
5740                 if (!is_highmem(zone))
5741                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5742         }
5743
5744         for_each_zone(zone) {
5745                 u64 tmp;
5746
5747                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5748                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5749                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5750                 if (is_highmem(zone)) {
5751                         /*
5752                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5753                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5754                          * value here.
5755                          *
5756                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5757                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5758                          * not be capped for highmem.
5759                          */
5760                         unsigned long min_pages;
5761
5762                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5763                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5764                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5765                 } else {
5766                         /*
5767                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5768                          * proportionate to the zone's size.
5769                          */
5770                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5771                 }
5772
5773                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5774                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5775
5776                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5777                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5778                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5779
5780                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5781                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5782         }
5783
5784         /* update totalreserve_pages */
5785         calculate_totalreserve_pages();
5786 }
5787
5788 /**
5789  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5790  * or when memory is hot-{added|removed}
5791  *
5792  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5793  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5794  */
5795 void setup_per_zone_wmarks(void)
5796 {
5797         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5798         __setup_per_zone_wmarks();
5799         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5800 }
5801
5802 /*
5803  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5804  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5805  * to be referenced again before it is swapped out.
5806  *
5807  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5808  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5809  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5810  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5811  *
5812  * total     target    max
5813  * memory    ratio     inactive anon
5814  * -------------------------------------
5815  *   10MB       1         5MB
5816  *  100MB       1        50MB
5817  *    1GB       3       250MB
5818  *   10GB      10       0.9GB
5819  *  100GB      31         3GB
5820  *    1TB     101        10GB
5821  *   10TB     320        32GB
5822  */
5823 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5824 {
5825         unsigned int gb, ratio;
5826
5827         /* Zone size in gigabytes */
5828         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5829         if (gb)
5830                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5831         else
5832                 ratio = 1;
5833
5834         zone->inactive_ratio = ratio;
5835 }
5836
5837 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5838 {
5839         struct zone *zone;
5840
5841         for_each_zone(zone)
5842                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5843 }
5844
5845 /*
5846  * Initialise min_free_kbytes.
5847  *
5848  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5849  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5850  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5851  *
5852  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5853  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5854  *
5855  * which yields
5856  *
5857  * 16MB:        512k
5858  * 32MB:        724k
5859  * 64MB:        1024k
5860  * 128MB:       1448k
5861  * 256MB:       2048k
5862  * 512MB:       2896k
5863  * 1024MB:      4096k
5864  * 2048MB:      5792k
5865  * 4096MB:      8192k
5866  * 8192MB:      11584k
5867  * 16384MB:     16384k
5868  */
5869 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5870 {
5871         unsigned long lowmem_kbytes;
5872         int new_min_free_kbytes;
5873
5874         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5875         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5876
5877         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5878                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5879                 if (min_free_kbytes < 128)
5880                         min_free_kbytes = 128;
5881                 if (min_free_kbytes > 65536)
5882                         min_free_kbytes = 65536;
5883         } else {
5884                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5885                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5886         }
5887         setup_per_zone_wmarks();
5888         refresh_zone_stat_thresholds();
5889         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5890         setup_per_zone_inactive_ratio();
5891         return 0;
5892 }
5893 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5894
5895 /*
5896  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5897  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5898  *      changes.
5899  */
5900 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5901         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5902 {
5903         int rc;
5904
5905         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5906         if (rc)
5907                 return rc;
5908
5909         if (write) {
5910                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5911                 setup_per_zone_wmarks();
5912         }
5913         return 0;
5914 }
5915
5916 #ifdef CONFIG_NUMA
5917 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5918         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5919 {
5920         struct zone *zone;
5921         int rc;
5922
5923         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5924         if (rc)
5925                 return rc;
5926
5927         for_each_zone(zone)
5928                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5929                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5930         return 0;
5931 }
5932
5933 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5934         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5935 {
5936         struct zone *zone;
5937         int rc;
5938
5939         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5940         if (rc)
5941                 return rc;
5942
5943         for_each_zone(zone)
5944                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5945                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5946         return 0;
5947 }
5948 #endif
5949
5950 /*
5951  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5952  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5953  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5954  *
5955  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5956  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5957  * if in function of the boot time zone sizes.
5958  */
5959 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5960         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5961 {
5962         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5963         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5964         return 0;
5965 }
5966
5967 /*
5968  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5969  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5970  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5971  */
5972 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5973         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5974 {
5975         struct zone *zone;
5976         int old_percpu_pagelist_fraction;
5977         int ret;
5978
5979         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5980         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5981
5982         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5983         if (!write || ret < 0)
5984                 goto out;
5985
5986         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5987         if (percpu_pagelist_fraction &&
5988             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5989                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5990                 ret = -EINVAL;
5991                 goto out;
5992         }
5993
5994         /* No change? */
5995         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5996                 goto out;
5997
5998         for_each_populated_zone(zone) {
5999                 unsigned int cpu;
6000
6001                 for_each_possible_cpu(cpu)
6002                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6003                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6004         }
6005 out:
6006         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6007         return ret;
6008 }
6009
6010 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6011
6012 #ifdef CONFIG_NUMA
6013 static int __init set_hashdist(char *str)
6014 {
6015         if (!str)
6016                 return 0;
6017         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6018         return 1;
6019 }
6020 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6021 #endif
6022
6023 /*
6024  * allocate a large system hash table from bootmem
6025  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6026  *   quantity of entries
6027  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6028  */
6029 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6030                                      unsigned long bucketsize,
6031                                      unsigned long numentries,
6032                                      int scale,
6033                                      int flags,
6034                                      unsigned int *_hash_shift,
6035                                      unsigned int *_hash_mask,
6036                                      unsigned long low_limit,
6037                                      unsigned long high_limit)
6038 {
6039         unsigned long long max = high_limit;
6040         unsigned long log2qty, size;
6041         void *table = NULL;
6042
6043         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6044         if (!numentries) {
6045                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6046                 numentries = nr_kernel_pages;
6047
6048                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6049                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6050                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6051
6052                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6053                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6054                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6055                 else
6056                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6057
6058                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6059                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6060                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6061                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6062                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6063                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6064                                 BUG_ON(!numentries);
6065                         }
6066                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6067                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6068         }
6069         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6070
6071         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6072         if (max == 0) {
6073                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6074                 do_div(max, bucketsize);
6075         }
6076         max = min(max, 0x80000000ULL);
6077
6078         if (numentries < low_limit)
6079                 numentries = low_limit;
6080         if (numentries > max)
6081                 numentries = max;
6082
6083         log2qty = ilog2(numentries);
6084
6085         do {
6086                 size = bucketsize << log2qty;
6087                 if (flags & HASH_EARLY)
6088                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6089                 else if (hashdist)
6090                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6091                 else {
6092                         /*
6093                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6094                          * some pages at the end of hash table which
6095                          * alloc_pages_exact() automatically does
6096                          */
6097                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6098                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6099                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6100                         }
6101                 }
6102         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6103
6104         if (!table)
6105                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6106
6107         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6108                tablename,
6109                (1UL << log2qty),
6110                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6111                size);
6112
6113         if (_hash_shift)
6114                 *_hash_shift = log2qty;
6115         if (_hash_mask)
6116                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6117
6118         return table;
6119 }
6120
6121 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6122 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6123                                                         unsigned long pfn)
6124 {
6125 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6126         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6127 #else
6128         return zone->pageblock_flags;
6129 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6130 }
6131
6132 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6133 {
6134 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6135         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6136         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6137 #else
6138         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6139         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6140 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6141 }
6142
6143 /**
6144  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6145  * @page: The page within the block of interest
6146  * @pfn: The target page frame number
6147  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6148  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6149  *
6150  * Return: pageblock_bits flags
6151  */
6152 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6153                                         unsigned long end_bitidx,
6154                                         unsigned long mask)
6155 {
6156         struct zone *zone;
6157         unsigned long *bitmap;
6158         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6159         unsigned long word;
6160
6161         zone = page_zone(page);
6162         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6163         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6164         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6165         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6166
6167         word = bitmap[word_bitidx];
6168         bitidx += end_bitidx;
6169         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6170 }
6171
6172 /**
6173  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6174  * @page: The page within the block of interest
6175  * @flags: The flags to set
6176  * @pfn: The target page frame number
6177  * @end_bitidx: The last bit of interest
6178  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6179  */
6180 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6181                                         unsigned long pfn,
6182                                         unsigned long end_bitidx,
6183                                         unsigned long mask)
6184 {
6185         struct zone *zone;
6186         unsigned long *bitmap;
6187         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6188         unsigned long old_word, word;
6189
6190         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6191
6192         zone = page_zone(page);
6193         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6194         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6195         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6196         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6197
6198         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6199
6200         bitidx += end_bitidx;
6201         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6202         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6203
6204         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6205         for (;;) {
6206                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6207                 if (word == old_word)
6208                         break;
6209                 word = old_word;
6210         }
6211 }
6212
6213 /*
6214  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6215  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6216  *
6217  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6218  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6219  * expect this function should be exact.
6220  */
6221 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6222                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6223 {
6224         unsigned long pfn, iter, found;
6225         int mt;
6226
6227         /*
6228          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6229          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6230          */
6231         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6232                 return false;
6233         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6234         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6235                 return false;
6236
6237         pfn = page_to_pfn(page);
6238         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6239                 unsigned long check = pfn + iter;
6240
6241                 if (!pfn_valid_within(check))
6242                         continue;
6243
6244                 page = pfn_to_page(check);
6245
6246                 /*
6247                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6248                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6249                  * handle each tail page individually in migration.
6250                  */
6251                 if (PageHuge(page)) {
6252                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6253                         continue;
6254                 }
6255
6256                 /*
6257                  * We can't use page_count without pin a page
6258                  * because another CPU can free compound page.
6259                  * This check already skips compound tails of THP
6260                  * because their page->_count is zero at all time.
6261                  */
6262                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6263                         if (PageBuddy(page))
6264                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6265                         continue;
6266                 }
6267
6268                 /*
6269                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6270                  * page_count() is not 0.
6271                  */
6272                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6273                         continue;
6274
6275                 if (!PageLRU(page))
6276                         found++;
6277                 /*
6278                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6279                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6280                  * and it still to be fixed.
6281                  */
6282                 /*
6283                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6284                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6285                  *
6286                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6287                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6288                  * page at boot.
6289                  */
6290                 if (found > count)
6291                         return true;
6292         }
6293         return false;
6294 }
6295
6296 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6297 {
6298         struct zone *zone;
6299         unsigned long pfn;
6300
6301         /*
6302          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6303          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6304          * the zone but still within the section.
6305          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6306          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6307          */
6308         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6309                 return false;
6310
6311         zone = page_zone(page);
6312         pfn = page_to_pfn(page);
6313         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6314                 return false;
6315
6316         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6317 }
6318
6319 #ifdef CONFIG_CMA
6320
6321 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6322 {
6323         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6324                              pageblock_nr_pages) - 1);
6325 }
6326
6327 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6328 {
6329         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6330                                 pageblock_nr_pages));
6331 }
6332
6333 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6334 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6335                                         unsigned long start, unsigned long end)
6336 {
6337         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6338         unsigned long nr_reclaimed;
6339         unsigned long pfn = start;
6340         unsigned int tries = 0;
6341         int ret = 0;
6342
6343         migrate_prep();
6344
6345         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6346                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6347                         ret = -EINTR;
6348                         break;
6349                 }
6350
6351                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6352                         cc->nr_migratepages = 0;
6353                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6354                         if (!pfn) {
6355                                 ret = -EINTR;
6356                                 break;
6357                         }
6358                         tries = 0;
6359                 } else if (++tries == 5) {
6360                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6361                         break;
6362                 }
6363
6364                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6365                                                         &cc->migratepages);
6366                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6367
6368                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6369                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6370         }
6371         if (ret < 0) {
6372                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6373                 return ret;
6374         }
6375         return 0;
6376 }
6377
6378 /**
6379  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6380  * @start:      start PFN to allocate
6381  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6382  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6383  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6384  *                      in range must have the same migratetype and it must
6385  *                      be either of the two.
6386  *
6387  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6388  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6389  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6390  * pages fall in.
6391  *
6392  * The PFN range must belong to a single zone.
6393  *
6394  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6395  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6396  * need to be freed with free_contig_range().
6397  */
6398 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6399                        unsigned migratetype)
6400 {
6401         unsigned long outer_start, outer_end;
6402         int ret = 0, order;
6403
6404         struct compact_control cc = {
6405                 .nr_migratepages = 0,
6406                 .order = -1,
6407                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6408                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6409                 .ignore_skip_hint = true,
6410         };
6411         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6412
6413         /*
6414          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6415          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6416          * have different sizes, and due to the way page allocator
6417          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6418          * that page allocator won't try to merge buddies from
6419          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6420          * other migration type.
6421          *
6422          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6423          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6424          * we are interested in).  This will put all the pages in
6425          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6426          *
6427          * When this is done, we take the pages in range from page
6428          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6429          * page allocator will never consider using them.
6430          *
6431          * This lets us mark the pageblocks back as
6432          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6433          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6434          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6435          */
6436
6437         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6438                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6439                                        false);
6440         if (ret)
6441                 return ret;
6442
6443         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6444         if (ret)
6445                 goto done;
6446
6447         /*
6448          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6449          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6450          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6451          * What we are going to do is to allocate all pages from
6452          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6453          *
6454          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6455          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6456          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6457          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6458          * once this is done free the pages we are not interested in.
6459          *
6460          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6461          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6462          */
6463
6464         lru_add_drain_all();
6465         drain_all_pages(cc.zone);
6466
6467         order = 0;
6468         outer_start = start;
6469         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6470                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6471                         ret = -EBUSY;
6472                         goto done;
6473                 }
6474                 outer_start &= ~0UL << order;
6475         }
6476
6477         /* Make sure the range is really isolated. */
6478         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6479                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6480                         __func__, outer_start, end);
6481                 ret = -EBUSY;
6482                 goto done;
6483         }
6484
6485         /* Grab isolated pages from freelists. */
6486         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6487         if (!outer_end) {
6488                 ret = -EBUSY;
6489                 goto done;
6490         }
6491
6492         /* Free head and tail (if any) */
6493         if (start != outer_start)
6494                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6495         if (end != outer_end)
6496                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6497
6498 done:
6499         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6500                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6501         return ret;
6502 }
6503
6504 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6505 {
6506         unsigned int count = 0;
6507
6508         for (; nr_pages--; pfn++) {
6509                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6510
6511                 count += page_count(page) != 1;
6512                 __free_page(page);
6513         }
6514         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6515 }
6516 #endif
6517
6518 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6519 /*
6520  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6521  * page high values need to be recalulated.
6522  */
6523 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6524 {
6525         unsigned cpu;
6526         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6527         for_each_possible_cpu(cpu)
6528                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6529                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6530         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6531 }
6532 #endif
6533
6534 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6535 {
6536         unsigned long flags;
6537         int cpu;
6538         struct per_cpu_pageset *pset;
6539
6540         /* avoid races with drain_pages()  */
6541         local_irq_save(flags);
6542         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6543                 for_each_online_cpu(cpu) {
6544                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6545                         drain_zonestat(zone, pset);
6546                 }
6547                 free_percpu(zone->pageset);
6548                 zone->pageset = &boot_pageset;
6549         }
6550         local_irq_restore(flags);
6551 }
6552
6553 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6554 /*
6555  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6556  */
6557 void
6558 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6559 {
6560         struct page *page;
6561         struct zone *zone;
6562         unsigned int order, i;
6563         unsigned long pfn;
6564         unsigned long flags;
6565         /* find the first valid pfn */
6566         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6567                 if (pfn_valid(pfn))
6568                         break;
6569         if (pfn == end_pfn)
6570                 return;
6571         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6572         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6573         pfn = start_pfn;
6574         while (pfn < end_pfn) {
6575                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6576                         pfn++;
6577                         continue;
6578                 }
6579                 page = pfn_to_page(pfn);
6580                 /*
6581                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6582                  * page_count() is not 0.
6583                  */
6584                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6585                         pfn++;
6586                         SetPageReserved(page);
6587                         continue;
6588                 }
6589
6590                 BUG_ON(page_count(page));
6591                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6592                 order = page_order(page);
6593 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6594                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6595                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6596 #endif
6597                 list_del(&page->lru);
6598                 rmv_page_order(page);
6599                 zone->free_area[order].nr_free--;
6600                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6601                         SetPageReserved((page+i));
6602                 pfn += (1 << order);
6603         }
6604         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6605 }
6606 #endif
6607
6608 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6609 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6610 {
6611         struct zone *zone = page_zone(page);
6612         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6613         unsigned long flags;
6614         unsigned int order;
6615
6616         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6617         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6618                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6619
6620                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6621                         break;
6622         }
6623         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6624
6625         return order < MAX_ORDER;
6626 }
6627 #endif