mm/compaction: enhance compaction finish condition
[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/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
116 /*
117  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
118  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
119  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
120  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
121  */
122 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
123
124 int percpu_pagelist_fraction;
125 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
126
127 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
128 /*
129  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
130  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
131  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
132  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
133  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
134  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
135  */
136
137 static gfp_t saved_gfp_mask;
138
139 void pm_restore_gfp_mask(void)
140 {
141         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
142         if (saved_gfp_mask) {
143                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
144                 saved_gfp_mask = 0;
145         }
146 }
147
148 void pm_restrict_gfp_mask(void)
149 {
150         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
151         WARN_ON(saved_gfp_mask);
152         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
153         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
154 }
155
156 bool pm_suspended_storage(void)
157 {
158         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
159                 return false;
160         return true;
161 }
162 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
163
164 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
165 int pageblock_order __read_mostly;
166 #endif
167
168 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
169
170 /*
171  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
172  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
173  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
174  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
175  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
176  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
177  *
178  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
179  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
180  */
181 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          256,
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          32,
190 #endif
191          32,
192 };
193
194 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
195
196 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
198          "DMA",
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
201          "DMA32",
202 #endif
203          "Normal",
204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
205          "HighMem",
206 #endif
207          "Movable",
208 };
209
210 int min_free_kbytes = 1024;
211 int user_min_free_kbytes = -1;
212
213 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
214 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
215 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
216
217 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
221 static unsigned long __initdata required_movablecore;
222 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
223
224 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
225 int movable_zone;
226 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
228
229 #if MAX_NUMNODES > 1
230 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
231 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
232 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
233 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
234 #endif
235
236 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
237
238 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
239 {
240         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
241                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
242                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
243
244         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
245                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
384                                                         gfp_t gfp_flags)
385 {
386         int i;
387
388         /*
389          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
390          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
391          */
392         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
393         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
394                 clear_highpage(page + i);
395 }
396
397 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
398 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
399 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
400 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
401
402 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
403 {
404         if (!buf)
405                 return -EINVAL;
406
407         if (strcmp(buf, "on") == 0)
408                 _debug_pagealloc_enabled = true;
409
410         return 0;
411 }
412 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
413
414 static bool need_debug_guardpage(void)
415 {
416         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
417         if (!debug_pagealloc_enabled())
418                 return false;
419
420         return true;
421 }
422
423 static void init_debug_guardpage(void)
424 {
425         if (!debug_pagealloc_enabled())
426                 return;
427
428         _debug_guardpage_enabled = true;
429 }
430
431 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
432         .need = need_debug_guardpage,
433         .init = init_debug_guardpage,
434 };
435
436 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
437 {
438         unsigned long res;
439
440         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
441                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
442                 return 0;
443         }
444         _debug_guardpage_minorder = res;
445         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
446         return 0;
447 }
448 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
449
450 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
451                                 unsigned int order, int migratetype)
452 {
453         struct page_ext *page_ext;
454
455         if (!debug_guardpage_enabled())
456                 return;
457
458         page_ext = lookup_page_ext(page);
459         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
460
461         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
462         set_page_private(page, order);
463         /* Guard pages are not available for any usage */
464         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
465 }
466
467 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
468                                 unsigned int order, int migratetype)
469 {
470         struct page_ext *page_ext;
471
472         if (!debug_guardpage_enabled())
473                 return;
474
475         page_ext = lookup_page_ext(page);
476         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
477
478         set_page_private(page, 0);
479         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
480                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
481 }
482 #else
483 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
484 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
485                                 unsigned int order, int migratetype) {}
486 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
487                                 unsigned int order, int migratetype) {}
488 #endif
489
490 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
491 {
492         set_page_private(page, order);
493         __SetPageBuddy(page);
494 }
495
496 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
497 {
498         __ClearPageBuddy(page);
499         set_page_private(page, 0);
500 }
501
502 /*
503  * This function checks whether a page is free && is the buddy
504  * we can do coalesce a page and its buddy if
505  * (a) the buddy is not in a hole &&
506  * (b) the buddy is in the buddy system &&
507  * (c) a page and its buddy have the same order &&
508  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
509  *
510  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
511  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
512  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
513  * serialized by zone->lock.
514  *
515  * For recording page's order, we use page_private(page).
516  */
517 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
518                                                         unsigned int order)
519 {
520         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
521                 return 0;
522
523         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
524                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
525                         return 0;
526
527                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
528
529                 return 1;
530         }
531
532         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
533                 /*
534                  * zone check is done late to avoid uselessly
535                  * calculating zone/node ids for pages that could
536                  * never merge.
537                  */
538                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
539                         return 0;
540
541                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
542
543                 return 1;
544         }
545         return 0;
546 }
547
548 /*
549  * Freeing function for a buddy system allocator.
550  *
551  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
552  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
553  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
554  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
555  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
556  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
557  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
558  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
559  * parts of the VM system.
560  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
561  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
562  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
563  * field.
564  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
565  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
566  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
567  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
568  * triggers coalescing into a block of larger size.
569  *
570  * -- nyc
571  */
572
573 static inline void __free_one_page(struct page *page,
574                 unsigned long pfn,
575                 struct zone *zone, unsigned int order,
576                 int migratetype)
577 {
578         unsigned long page_idx;
579         unsigned long combined_idx;
580         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
581         struct page *buddy;
582         int max_order = MAX_ORDER;
583
584         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
585         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
586
587         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
588         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
589                 /*
590                  * We restrict max order of merging to prevent merge
591                  * between freepages on isolate pageblock and normal
592                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
593                  * could cause incorrect freepage accounting.
594                  */
595                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
596         } else {
597                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
598         }
599
600         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
601
602         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
603         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
604
605         while (order < max_order - 1) {
606                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
607                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
608                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
609                         break;
610                 /*
611                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
612                  * merge with it and move up one order.
613                  */
614                 if (page_is_guard(buddy)) {
615                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
616                 } else {
617                         list_del(&buddy->lru);
618                         zone->free_area[order].nr_free--;
619                         rmv_page_order(buddy);
620                 }
621                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
622                 page = page + (combined_idx - page_idx);
623                 page_idx = combined_idx;
624                 order++;
625         }
626         set_page_order(page, order);
627
628         /*
629          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
630          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
631          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
632          * that is happening, add the free page to the tail of the list
633          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
634          * as a higher order page
635          */
636         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
637                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
638                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
639                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
640                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
641                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
642                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
643                         list_add_tail(&page->lru,
644                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
645                         goto out;
646                 }
647         }
648
649         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
650 out:
651         zone->free_area[order].nr_free++;
652 }
653
654 static inline int free_pages_check(struct page *page)
655 {
656         const char *bad_reason = NULL;
657         unsigned long bad_flags = 0;
658
659         if (unlikely(page_mapcount(page)))
660                 bad_reason = "nonzero mapcount";
661         if (unlikely(page->mapping != NULL))
662                 bad_reason = "non-NULL mapping";
663         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
664                 bad_reason = "nonzero _count";
665         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
666                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
667                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
668         }
669 #ifdef CONFIG_MEMCG
670         if (unlikely(page->mem_cgroup))
671                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
672 #endif
673         if (unlikely(bad_reason)) {
674                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
675                 return 1;
676         }
677         page_cpupid_reset_last(page);
678         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
679                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
680         return 0;
681 }
682
683 /*
684  * Frees a number of pages from the PCP lists
685  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
686  * count is the number of pages to free.
687  *
688  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
689  * see if this freeing clears that state.
690  *
691  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
692  * pinned" detection logic.
693  */
694 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
695                                         struct per_cpu_pages *pcp)
696 {
697         int migratetype = 0;
698         int batch_free = 0;
699         int to_free = count;
700         unsigned long nr_scanned;
701
702         spin_lock(&zone->lock);
703         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
704         if (nr_scanned)
705                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
706
707         while (to_free) {
708                 struct page *page;
709                 struct list_head *list;
710
711                 /*
712                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
713                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
714                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
715                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
716                  * lists
717                  */
718                 do {
719                         batch_free++;
720                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
721                                 migratetype = 0;
722                         list = &pcp->lists[migratetype];
723                 } while (list_empty(list));
724
725                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
726                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
727                         batch_free = to_free;
728
729                 do {
730                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
731
732                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
733                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
734                         list_del(&page->lru);
735                         mt = get_freepage_migratetype(page);
736                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
737                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
738
739                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
740                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
741                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
742                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
743         }
744         spin_unlock(&zone->lock);
745 }
746
747 static void free_one_page(struct zone *zone,
748                                 struct page *page, unsigned long pfn,
749                                 unsigned int order,
750                                 int migratetype)
751 {
752         unsigned long nr_scanned;
753         spin_lock(&zone->lock);
754         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
755         if (nr_scanned)
756                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
757
758         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
759                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
760                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
761         }
762         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
763         spin_unlock(&zone->lock);
764 }
765
766 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
767 {
768         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
769                 return 0;
770         if (unlikely(!PageTail(page))) {
771                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
772                 return 1;
773         }
774         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
775                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
776                 return 1;
777         }
778         return 0;
779 }
780
781 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
782 {
783         bool compound = PageCompound(page);
784         int i, bad = 0;
785
786         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
787         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
788
789         trace_mm_page_free(page, order);
790         kmemcheck_free_shadow(page, order);
791         kasan_free_pages(page, order);
792
793         if (PageAnon(page))
794                 page->mapping = NULL;
795         bad += free_pages_check(page);
796         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
797                 if (compound)
798                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
799                 bad += free_pages_check(page + i);
800         }
801         if (bad)
802                 return false;
803
804         reset_page_owner(page, order);
805
806         if (!PageHighMem(page)) {
807                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
808                                            PAGE_SIZE << order);
809                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
810                                            PAGE_SIZE << order);
811         }
812         arch_free_page(page, order);
813         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
814
815         return true;
816 }
817
818 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
819 {
820         unsigned long flags;
821         int migratetype;
822         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
823
824         if (!free_pages_prepare(page, order))
825                 return;
826
827         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
828         local_irq_save(flags);
829         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
830         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
831         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
832         local_irq_restore(flags);
833 }
834
835 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
836 {
837         unsigned int nr_pages = 1 << order;
838         struct page *p = page;
839         unsigned int loop;
840
841         prefetchw(p);
842         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
843                 prefetchw(p + 1);
844                 __ClearPageReserved(p);
845                 set_page_count(p, 0);
846         }
847         __ClearPageReserved(p);
848         set_page_count(p, 0);
849
850         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
851         set_page_refcounted(page);
852         __free_pages(page, order);
853 }
854
855 #ifdef CONFIG_CMA
856 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
857 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
858 {
859         unsigned i = pageblock_nr_pages;
860         struct page *p = page;
861
862         do {
863                 __ClearPageReserved(p);
864                 set_page_count(p, 0);
865         } while (++p, --i);
866
867         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
868
869         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
870                 i = pageblock_nr_pages;
871                 p = page;
872                 do {
873                         set_page_refcounted(p);
874                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
875                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
876                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
877         } else {
878                 set_page_refcounted(page);
879                 __free_pages(page, pageblock_order);
880         }
881
882         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
883 }
884 #endif
885
886 /*
887  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
888  * Please do not alter this order without good reasons and regression
889  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
890  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
891  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
892  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
893  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
894  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
895  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
896  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
897  *
898  * -- nyc
899  */
900 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
901         int low, int high, struct free_area *area,
902         int migratetype)
903 {
904         unsigned long size = 1 << high;
905
906         while (high > low) {
907                 area--;
908                 high--;
909                 size >>= 1;
910                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
911
912                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
913                         debug_guardpage_enabled() &&
914                         high < debug_guardpage_minorder()) {
915                         /*
916                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
917                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
918                          * Corresponding page table entries will not be touched,
919                          * pages will stay not present in virtual address space
920                          */
921                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
922                         continue;
923                 }
924                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
925                 area->nr_free++;
926                 set_page_order(&page[size], high);
927         }
928 }
929
930 /*
931  * This page is about to be returned from the page allocator
932  */
933 static inline int check_new_page(struct page *page)
934 {
935         const char *bad_reason = NULL;
936         unsigned long bad_flags = 0;
937
938         if (unlikely(page_mapcount(page)))
939                 bad_reason = "nonzero mapcount";
940         if (unlikely(page->mapping != NULL))
941                 bad_reason = "non-NULL mapping";
942         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
943                 bad_reason = "nonzero _count";
944         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
945                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
946                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
947         }
948 #ifdef CONFIG_MEMCG
949         if (unlikely(page->mem_cgroup))
950                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
951 #endif
952         if (unlikely(bad_reason)) {
953                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
954                 return 1;
955         }
956         return 0;
957 }
958
959 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
960                                                                 int alloc_flags)
961 {
962         int i;
963
964         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
965                 struct page *p = page + i;
966                 if (unlikely(check_new_page(p)))
967                         return 1;
968         }
969
970         set_page_private(page, 0);
971         set_page_refcounted(page);
972
973         arch_alloc_page(page, order);
974         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
975         kasan_alloc_pages(page, order);
976
977         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
978                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
979
980         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
981                 prep_compound_page(page, order);
982
983         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
984
985         /*
986          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
987          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
988          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
989          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
990          */
991         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
992
993         return 0;
994 }
995
996 /*
997  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
998  * the smallest available page from the freelists
999  */
1000 static inline
1001 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1002                                                 int migratetype)
1003 {
1004         unsigned int current_order;
1005         struct free_area *area;
1006         struct page *page;
1007
1008         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1009         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1010                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1011                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1012                         continue;
1013
1014                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1015                                                         struct page, lru);
1016                 list_del(&page->lru);
1017                 rmv_page_order(page);
1018                 area->nr_free--;
1019                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1020                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1021                 return page;
1022         }
1023
1024         return NULL;
1025 }
1026
1027
1028 /*
1029  * This array describes the order lists are fallen back to when
1030  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1031  */
1032 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1033         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1034         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1035         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1036 #ifdef CONFIG_CMA
1037         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
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 #ifdef CONFIG_CMA
1046 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1047                                         unsigned int order)
1048 {
1049         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1050 }
1051 #else
1052 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1053                                         unsigned int order) { return NULL; }
1054 #endif
1055
1056 /*
1057  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1058  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1059  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1060  */
1061 int move_freepages(struct zone *zone,
1062                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1063                           int migratetype)
1064 {
1065         struct page *page;
1066         unsigned long order;
1067         int pages_moved = 0;
1068
1069 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1070         /*
1071          * page_zone is not safe to call in this context when
1072          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1073          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1074          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1075          * grouping pages by mobility
1076          */
1077         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1078 #endif
1079
1080         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1081                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1082                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1083
1084                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1085                         page++;
1086                         continue;
1087                 }
1088
1089                 if (!PageBuddy(page)) {
1090                         page++;
1091                         continue;
1092                 }
1093
1094                 order = page_order(page);
1095                 list_move(&page->lru,
1096                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1097                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1098                 page += 1 << order;
1099                 pages_moved += 1 << order;
1100         }
1101
1102         return pages_moved;
1103 }
1104
1105 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1106                                 int migratetype)
1107 {
1108         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1109         struct page *start_page, *end_page;
1110
1111         start_pfn = page_to_pfn(page);
1112         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1113         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1114         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1115         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1116
1117         /* Do not cross zone boundaries */
1118         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1119                 start_page = page;
1120         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1121                 return 0;
1122
1123         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1124 }
1125
1126 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1127                                         int start_order, int migratetype)
1128 {
1129         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1130
1131         while (nr_pageblocks--) {
1132                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1133                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1134         }
1135 }
1136
1137 /*
1138  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1139  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1140  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1141  *
1142  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1143  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1144  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1145  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1146  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1147  * pageblocks.
1148  */
1149 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1150 {
1151         /*
1152          * Leaving this order check is intended, although there is
1153          * relaxed order check in next check. The reason is that
1154          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1155          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1156          * so could be changed anytime.
1157          */
1158         if (order >= pageblock_order)
1159                 return true;
1160
1161         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1162                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1163                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1164                 page_group_by_mobility_disabled)
1165                 return true;
1166
1167         return false;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1172  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1173  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1174  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1175  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1176  */
1177 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1178                                                           int start_type)
1179 {
1180         int current_order = page_order(page);
1181         int pages;
1182
1183         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1184         if (current_order >= pageblock_order) {
1185                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1186                 return;
1187         }
1188
1189         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1190
1191         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1192         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1193                         page_group_by_mobility_disabled)
1194                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1199  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1200  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1201  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1202  */
1203 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1204                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1205 {
1206         int i;
1207         int fallback_mt;
1208
1209         if (area->nr_free == 0)
1210                 return -1;
1211
1212         *can_steal = false;
1213         for (i = 0;; i++) {
1214                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1215                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1216                         break;
1217
1218                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1219                         continue;
1220
1221                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1222                         *can_steal = true;
1223
1224                 if (!only_stealable)
1225                         return fallback_mt;
1226
1227                 if (*can_steal)
1228                         return fallback_mt;
1229         }
1230
1231         return -1;
1232 }
1233
1234 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1235 static inline struct page *
1236 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1237 {
1238         struct free_area *area;
1239         unsigned int current_order;
1240         struct page *page;
1241         int fallback_mt;
1242         bool can_steal;
1243
1244         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1245         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1246                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1247                                 --current_order) {
1248                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1249                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1250                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1251                 if (fallback_mt == -1)
1252                         continue;
1253
1254                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1255                                                 struct page, lru);
1256                 if (can_steal)
1257                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1258
1259                 /* Remove the page from the freelists */
1260                 area->nr_free--;
1261                 list_del(&page->lru);
1262                 rmv_page_order(page);
1263
1264                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1265                                         start_migratetype);
1266                 /*
1267                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1268                  * migratetype depending on the decisions in
1269                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1270                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1271                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1272                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1273                  */
1274                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1275
1276                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1277                         start_migratetype, fallback_mt);
1278
1279                 return page;
1280         }
1281
1282         return NULL;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1287  * Call me with the zone->lock already held.
1288  */
1289 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1290                                                 int migratetype)
1291 {
1292         struct page *page;
1293
1294 retry_reserve:
1295         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1296
1297         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1298                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1299                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1300
1301                 if (!page)
1302                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1303
1304                 /*
1305                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1306                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1307                  * and we want just one call site
1308                  */
1309                 if (!page) {
1310                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1311                         goto retry_reserve;
1312                 }
1313         }
1314
1315         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1316         return page;
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1321  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1322  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1323  */
1324 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1325                         unsigned long count, struct list_head *list,
1326                         int migratetype, bool cold)
1327 {
1328         int i;
1329
1330         spin_lock(&zone->lock);
1331         for (i = 0; i < count; ++i) {
1332                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1333                 if (unlikely(page == NULL))
1334                         break;
1335
1336                 /*
1337                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1338                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1339                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1340                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1341                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1342                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1343                  * properly.
1344                  */
1345                 if (likely(!cold))
1346                         list_add(&page->lru, list);
1347                 else
1348                         list_add_tail(&page->lru, list);
1349                 list = &page->lru;
1350                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1351                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1352                                               -(1 << order));
1353         }
1354         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1355         spin_unlock(&zone->lock);
1356         return i;
1357 }
1358
1359 #ifdef CONFIG_NUMA
1360 /*
1361  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1362  * currently executing processor on remote nodes after they have
1363  * expired.
1364  *
1365  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1366  * a single processor.
1367  */
1368 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1369 {
1370         unsigned long flags;
1371         int to_drain, batch;
1372
1373         local_irq_save(flags);
1374         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1375         to_drain = min(pcp->count, batch);
1376         if (to_drain > 0) {
1377                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1378                 pcp->count -= to_drain;
1379         }
1380         local_irq_restore(flags);
1381 }
1382 #endif
1383
1384 /*
1385  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1386  *
1387  * The processor must either be the current processor and the
1388  * thread pinned to the current processor or a processor that
1389  * is not online.
1390  */
1391 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1392 {
1393         unsigned long flags;
1394         struct per_cpu_pageset *pset;
1395         struct per_cpu_pages *pcp;
1396
1397         local_irq_save(flags);
1398         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1399
1400         pcp = &pset->pcp;
1401         if (pcp->count) {
1402                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1403                 pcp->count = 0;
1404         }
1405         local_irq_restore(flags);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1410  *
1411  * The processor must either be the current processor and the
1412  * thread pinned to the current processor or a processor that
1413  * is not online.
1414  */
1415 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1416 {
1417         struct zone *zone;
1418
1419         for_each_populated_zone(zone) {
1420                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1421         }
1422 }
1423
1424 /*
1425  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1426  *
1427  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1428  * the single zone's pages.
1429  */
1430 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1431 {
1432         int cpu = smp_processor_id();
1433
1434         if (zone)
1435                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1436         else
1437                 drain_pages(cpu);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1442  *
1443  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1444  *
1445  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1446  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1447  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1448  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1449  * before the call to on_each_cpu_mask().
1450  */
1451 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1452 {
1453         int cpu;
1454
1455         /*
1456          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1457          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1458          */
1459         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1460
1461         /*
1462          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1463          * as offline notification will cause the notified
1464          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1465          * disables preemption as part of its processing
1466          */
1467         for_each_online_cpu(cpu) {
1468                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1469                 struct zone *z;
1470                 bool has_pcps = false;
1471
1472                 if (zone) {
1473                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1474                         if (pcp->pcp.count)
1475                                 has_pcps = true;
1476                 } else {
1477                         for_each_populated_zone(z) {
1478                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1479                                 if (pcp->pcp.count) {
1480                                         has_pcps = true;
1481                                         break;
1482                                 }
1483                         }
1484                 }
1485
1486                 if (has_pcps)
1487                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1488                 else
1489                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1490         }
1491         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1492                                                                 zone, 1);
1493 }
1494
1495 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1496
1497 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1498 {
1499         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1500         unsigned long flags;
1501         unsigned int order, t;
1502         struct list_head *curr;
1503
1504         if (zone_is_empty(zone))
1505                 return;
1506
1507         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1508
1509         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1510         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1511                 if (pfn_valid(pfn)) {
1512                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1513
1514                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1515                                 swsusp_unset_page_free(page);
1516                 }
1517
1518         for_each_migratetype_order(order, t) {
1519                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1520                         unsigned long i;
1521
1522                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1523                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1524                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1525                 }
1526         }
1527         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1528 }
1529 #endif /* CONFIG_PM */
1530
1531 /*
1532  * Free a 0-order page
1533  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1534  */
1535 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1536 {
1537         struct zone *zone = page_zone(page);
1538         struct per_cpu_pages *pcp;
1539         unsigned long flags;
1540         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1541         int migratetype;
1542
1543         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1544                 return;
1545
1546         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1547         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1548         local_irq_save(flags);
1549         __count_vm_event(PGFREE);
1550
1551         /*
1552          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1553          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1554          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1555          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1556          * excessively into the page allocator
1557          */
1558         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1559                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1560                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1561                         goto out;
1562                 }
1563                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1564         }
1565
1566         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1567         if (!cold)
1568                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1569         else
1570                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1571         pcp->count++;
1572         if (pcp->count >= pcp->high) {
1573                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1574                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1575                 pcp->count -= batch;
1576         }
1577
1578 out:
1579         local_irq_restore(flags);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Free a list of 0-order pages
1584  */
1585 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1586 {
1587         struct page *page, *next;
1588
1589         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1590                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1591                 free_hot_cold_page(page, cold);
1592         }
1593 }
1594
1595 /*
1596  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1597  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1598  * Each sub-page must be freed individually.
1599  *
1600  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1601  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1602  */
1603 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1604 {
1605         int i;
1606
1607         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1608         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1609
1610 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1611         /*
1612          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1613          * otherwise free the whole shadow.
1614          */
1615         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1616                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1617 #endif
1618
1619         set_page_owner(page, 0, 0);
1620         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1621                 set_page_refcounted(page + i);
1622                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1623         }
1624 }
1625 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1626
1627 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1628 {
1629         unsigned long watermark;
1630         struct zone *zone;
1631         int mt;
1632
1633         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1634
1635         zone = page_zone(page);
1636         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1637
1638         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1639                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1640                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1641                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1642                         return 0;
1643
1644                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1645         }
1646
1647         /* Remove page from free list */
1648         list_del(&page->lru);
1649         zone->free_area[order].nr_free--;
1650         rmv_page_order(page);
1651
1652         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1653         if (order >= pageblock_order - 1) {
1654                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1655                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1656                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1657                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1658                                 set_pageblock_migratetype(page,
1659                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1660                 }
1661         }
1662
1663         set_page_owner(page, order, 0);
1664         return 1UL << order;
1665 }
1666
1667 /*
1668  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1669  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1670  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1671  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1672  * are enabled.
1673  *
1674  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1675  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1676  */
1677 int split_free_page(struct page *page)
1678 {
1679         unsigned int order;
1680         int nr_pages;
1681
1682         order = page_order(page);
1683
1684         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1685         if (!nr_pages)
1686                 return 0;
1687
1688         /* Split into individual pages */
1689         set_page_refcounted(page);
1690         split_page(page, order);
1691         return nr_pages;
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1696  */
1697 static inline
1698 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1699                         struct zone *zone, unsigned int order,
1700                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1701 {
1702         unsigned long flags;
1703         struct page *page;
1704         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1705
1706         if (likely(order == 0)) {
1707                 struct per_cpu_pages *pcp;
1708                 struct list_head *list;
1709
1710                 local_irq_save(flags);
1711                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1712                 list = &pcp->lists[migratetype];
1713                 if (list_empty(list)) {
1714                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1715                                         pcp->batch, list,
1716                                         migratetype, cold);
1717                         if (unlikely(list_empty(list)))
1718                                 goto failed;
1719                 }
1720
1721                 if (cold)
1722                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1723                 else
1724                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1725
1726                 list_del(&page->lru);
1727                 pcp->count--;
1728         } else {
1729                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1730                         /*
1731                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1732                          *
1733                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1734                          * properly detect and handle allocation failures.
1735                          *
1736                          * We most definitely don't want callers attempting to
1737                          * allocate greater than order-1 page units with
1738                          * __GFP_NOFAIL.
1739                          */
1740                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1741                 }
1742                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1743                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1744                 spin_unlock(&zone->lock);
1745                 if (!page)
1746                         goto failed;
1747                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1748                                           get_freepage_migratetype(page));
1749         }
1750
1751         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1752         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1753             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1754                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1755
1756         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1757         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1758         local_irq_restore(flags);
1759
1760         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1761         return page;
1762
1763 failed:
1764         local_irq_restore(flags);
1765         return NULL;
1766 }
1767
1768 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1769
1770 static struct {
1771         struct fault_attr attr;
1772
1773         u32 ignore_gfp_highmem;
1774         u32 ignore_gfp_wait;
1775         u32 min_order;
1776 } fail_page_alloc = {
1777         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1778         .ignore_gfp_wait = 1,
1779         .ignore_gfp_highmem = 1,
1780         .min_order = 1,
1781 };
1782
1783 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1784 {
1785         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1786 }
1787 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1788
1789 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1790 {
1791         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1792                 return false;
1793         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1794                 return false;
1795         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1796                 return false;
1797         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1798                 return false;
1799
1800         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1801 }
1802
1803 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1804
1805 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1806 {
1807         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1808         struct dentry *dir;
1809
1810         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1811                                         &fail_page_alloc.attr);
1812         if (IS_ERR(dir))
1813                 return PTR_ERR(dir);
1814
1815         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1816                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1817                 goto fail;
1818         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1819                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1820                 goto fail;
1821         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1822                                 &fail_page_alloc.min_order))
1823                 goto fail;
1824
1825         return 0;
1826 fail:
1827         debugfs_remove_recursive(dir);
1828
1829         return -ENOMEM;
1830 }
1831
1832 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1833
1834 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1835
1836 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1837
1838 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1839 {
1840         return false;
1841 }
1842
1843 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1844
1845 /*
1846  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1847  * of the allocation.
1848  */
1849 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1850                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1851                         long free_pages)
1852 {
1853         /* free_pages may go negative - that's OK */
1854         long min = mark;
1855         int o;
1856         long free_cma = 0;
1857
1858         free_pages -= (1 << order) - 1;
1859         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1860                 min -= min / 2;
1861         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1862                 min -= min / 4;
1863 #ifdef CONFIG_CMA
1864         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1865         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1866                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1867 #endif
1868
1869         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1870                 return false;
1871         for (o = 0; o < order; o++) {
1872                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1873                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1874
1875                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1876                 min >>= 1;
1877
1878                 if (free_pages <= min)
1879                         return false;
1880         }
1881         return true;
1882 }
1883
1884 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1885                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1886 {
1887         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1888                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1889 }
1890
1891 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1892                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1893 {
1894         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1895
1896         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1897                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1898
1899         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1900                                                                 free_pages);
1901 }
1902
1903 #ifdef CONFIG_NUMA
1904 /*
1905  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1906  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1907  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1908  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1909  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1910  *
1911  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1912  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1913  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1914  *
1915  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1916  * nothing and returns NULL.
1917  *
1918  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1919  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1920  *
1921  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1922  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1923  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1924  * quickly as we can.
1925  */
1926 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1927 {
1928         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1929         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1930
1931         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1932         if (!zlc)
1933                 return NULL;
1934
1935         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1936                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1937                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1938         }
1939
1940         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1941                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1942                                         &node_states[N_MEMORY];
1943         return allowednodes;
1944 }
1945
1946 /*
1947  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1948  * if it is worth looking at further for free memory:
1949  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1950  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1951  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1952  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1953  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1954  * else return false (zero) if it is not.
1955  *
1956  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1957  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1958  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1959  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1960  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1961  * into the second scan of the zonelist.
1962  *
1963  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1964  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1965  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1966  * unturned looking for a free page.
1967  */
1968 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1969                                                 nodemask_t *allowednodes)
1970 {
1971         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1972         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1973         int n;                          /* node that zone *z is on */
1974
1975         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1976         if (!zlc)
1977                 return 1;
1978
1979         i = z - zonelist->_zonerefs;
1980         n = zlc->z_to_n[i];
1981
1982         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1983         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1988  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1989  * from that zone don't waste time re-examining it.
1990  */
1991 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1992 {
1993         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1994         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1995
1996         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1997         if (!zlc)
1998                 return;
1999
2000         i = z - zonelist->_zonerefs;
2001
2002         set_bit(i, zlc->fullzones);
2003 }
2004
2005 /*
2006  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2007  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2008  */
2009 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2010 {
2011         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2012
2013         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2014         if (!zlc)
2015                 return;
2016
2017         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2018 }
2019
2020 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2021 {
2022         return local_zone->node == zone->node;
2023 }
2024
2025 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2026 {
2027         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2028                                 RECLAIM_DISTANCE;
2029 }
2030
2031 #else   /* CONFIG_NUMA */
2032
2033 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2034 {
2035         return NULL;
2036 }
2037
2038 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2039                                 nodemask_t *allowednodes)
2040 {
2041         return 1;
2042 }
2043
2044 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2045 {
2046 }
2047
2048 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2049 {
2050 }
2051
2052 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2053 {
2054         return true;
2055 }
2056
2057 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2058 {
2059         return true;
2060 }
2061
2062 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2063
2064 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2065 {
2066         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2067
2068         do {
2069                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2070                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2071                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2072                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2073         } while (zone++ != preferred_zone);
2074 }
2075
2076 /*
2077  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2078  * a page.
2079  */
2080 static struct page *
2081 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2082                                                 const struct alloc_context *ac)
2083 {
2084         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2085         struct zoneref *z;
2086         struct page *page = NULL;
2087         struct zone *zone;
2088         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2089         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2090         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2091         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2092                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2093         int nr_fair_skipped = 0;
2094         bool zonelist_rescan;
2095
2096 zonelist_scan:
2097         zonelist_rescan = false;
2098
2099         /*
2100          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2101          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2102          */
2103         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2104                                                                 ac->nodemask) {
2105                 unsigned long mark;
2106
2107                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2108                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2109                                 continue;
2110                 if (cpusets_enabled() &&
2111                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2112                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2113                                 continue;
2114                 /*
2115                  * Distribute pages in proportion to the individual
2116                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2117                  * page was allocated in should have no effect on the
2118                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2119                  */
2120                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2121                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2122                                 break;
2123                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2124                                 nr_fair_skipped++;
2125                                 continue;
2126                         }
2127                 }
2128                 /*
2129                  * When allocating a page cache page for writing, we
2130                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2131                  * limit, such that no single zone holds more than its
2132                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2133                  * The dirty limits take into account the zone's
2134                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2135                  * should be able to balance it without having to
2136                  * write pages from its LRU list.
2137                  *
2138                  * This may look like it could increase pressure on
2139                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2140                  * before they are full.  But the pages that do spill
2141                  * over are limited as the lower zones are protected
2142                  * by this very same mechanism.  It should not become
2143                  * a practical burden to them.
2144                  *
2145                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2146                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2147                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2148                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2149                  * zones are together not big enough to reach the
2150                  * global limit.  The proper fix for these situations
2151                  * will require awareness of zones in the
2152                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2153                  */
2154                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2155                         continue;
2156
2157                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2158                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2159                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2160                         int ret;
2161
2162                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2163                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2164                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2165                                 goto try_this_zone;
2166
2167                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2168                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2169                                 /*
2170                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2171                                  * and before considering the first zone allowed
2172                                  * by the cpuset.
2173                                  */
2174                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2175                                 zlc_active = 1;
2176                                 did_zlc_setup = 1;
2177                         }
2178
2179                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2180                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2181                                 goto this_zone_full;
2182
2183                         /*
2184                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2185                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2186                          */
2187                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2188                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2189                                 continue;
2190
2191                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2192                         switch (ret) {
2193                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2194                                 /* did not scan */
2195                                 continue;
2196                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2197                                 /* scanned but unreclaimable */
2198                                 continue;
2199                         default:
2200                                 /* did we reclaim enough */
2201                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2202                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2203                                         goto try_this_zone;
2204
2205                                 /*
2206                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2207                                  * Only mark the zone full if checking the min
2208                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2209                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2210                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2211                                  * when the watermark is between the low and
2212                                  * min watermarks.
2213                                  */
2214                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2215                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2216                                         goto this_zone_full;
2217
2218                                 continue;
2219                         }
2220                 }
2221
2222 try_this_zone:
2223                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2224                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2225                 if (page) {
2226                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2227                                 goto try_this_zone;
2228                         return page;
2229                 }
2230 this_zone_full:
2231                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2232                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2233         }
2234
2235         /*
2236          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2237          * local node.  However, the local node might have free pages left
2238          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2239          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2240          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2241          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2242          */
2243         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2244                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2245                 if (nr_fair_skipped) {
2246                         zonelist_rescan = true;
2247                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2248                 }
2249                 if (nr_online_nodes > 1)
2250                         zonelist_rescan = true;
2251         }
2252
2253         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2254                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2255                 zlc_active = 0;
2256                 zonelist_rescan = true;
2257         }
2258
2259         if (zonelist_rescan)
2260                 goto zonelist_scan;
2261
2262         return NULL;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2267  * meminfo in irq context.
2268  */
2269 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2270 {
2271         bool ret = false;
2272
2273 #if NODES_SHIFT > 8
2274         ret = in_interrupt();
2275 #endif
2276         return ret;
2277 }
2278
2279 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2280                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2281                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2282
2283 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2284 {
2285         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2286
2287         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2288             debug_guardpage_minorder() > 0)
2289                 return;
2290
2291         /*
2292          * This documents exceptions given to allocations in certain
2293          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2294          * of allowed nodes.
2295          */
2296         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2297                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2298                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2299                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2300         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2301                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2302
2303         if (fmt) {
2304                 struct va_format vaf;
2305                 va_list args;
2306
2307                 va_start(args, fmt);
2308
2309                 vaf.fmt = fmt;
2310                 vaf.va = &args;
2311
2312                 pr_warn("%pV", &vaf);
2313
2314                 va_end(args);
2315         }
2316
2317         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2318                 current->comm, order, gfp_mask);
2319
2320         dump_stack();
2321         if (!should_suppress_show_mem())
2322                 show_mem(filter);
2323 }
2324
2325 static inline int
2326 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2327                                 unsigned long did_some_progress,
2328                                 unsigned long pages_reclaimed)
2329 {
2330         /* Do not loop if specifically requested */
2331         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2332                 return 0;
2333
2334         /* Always retry if specifically requested */
2335         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2336                 return 1;
2337
2338         /*
2339          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2340          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2341          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2342          */
2343         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2344                 return 0;
2345
2346         /*
2347          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2348          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2349          * implementations.
2350          */
2351         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2352                 return 1;
2353
2354         /*
2355          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2356          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2357          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2358          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2359          * allocation still fails, we stop retrying.
2360          */
2361         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2362                 return 1;
2363
2364         return 0;
2365 }
2366
2367 static inline struct page *
2368 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2369         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2370 {
2371         struct page *page;
2372
2373         *did_some_progress = 0;
2374
2375         /*
2376          * Acquire the per-zone oom lock for each zone.  If that
2377          * fails, somebody else is making progress for us.
2378          */
2379         if (!oom_zonelist_trylock(ac->zonelist, gfp_mask)) {
2380                 *did_some_progress = 1;
2381                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2382                 return NULL;
2383         }
2384
2385         /*
2386          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2387          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2388          * we're still under heavy pressure.
2389          */
2390         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2391                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2392         if (page)
2393                 goto out;
2394
2395         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2396                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2397                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2398                         goto out;
2399                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2400                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2401                         goto out;
2402                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2403                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2404                         goto out;
2405                 /* The OOM killer does not compensate for light reclaim */
2406                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2407                         /*
2408                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2409                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2410                          * keep looping as per should_alloc_retry().
2411                          */
2412                         *did_some_progress = 1;
2413                         goto out;
2414                 }
2415                 /*
2416                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2417                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2418                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2419                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2420                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2421                  */
2422                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2423                         goto out;
2424         }
2425         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2426         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2427                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2428                 *did_some_progress = 1;
2429 out:
2430         oom_zonelist_unlock(ac->zonelist, gfp_mask);
2431         return page;
2432 }
2433
2434 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2435 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2436 static struct page *
2437 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2438                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2439                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2440                 bool *deferred_compaction)
2441 {
2442         unsigned long compact_result;
2443         struct page *page;
2444
2445         if (!order)
2446                 return NULL;
2447
2448         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2449         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2450                                                 mode, contended_compaction);
2451         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2452
2453         switch (compact_result) {
2454         case COMPACT_DEFERRED:
2455                 *deferred_compaction = true;
2456                 /* fall-through */
2457         case COMPACT_SKIPPED:
2458                 return NULL;
2459         default:
2460                 break;
2461         }
2462
2463         /*
2464          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2465          * count a compaction stall
2466          */
2467         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2468
2469         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2470                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2471
2472         if (page) {
2473                 struct zone *zone = page_zone(page);
2474
2475                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2476                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2477                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2478                 return page;
2479         }
2480
2481         /*
2482          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2483          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2484          */
2485         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2486
2487         cond_resched();
2488
2489         return NULL;
2490 }
2491 #else
2492 static inline struct page *
2493 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2494                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2495                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2496                 bool *deferred_compaction)
2497 {
2498         return NULL;
2499 }
2500 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2501
2502 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2503 static int
2504 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2505                                         const struct alloc_context *ac)
2506 {
2507         struct reclaim_state reclaim_state;
2508         int progress;
2509
2510         cond_resched();
2511
2512         /* We now go into synchronous reclaim */
2513         cpuset_memory_pressure_bump();
2514         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2515         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2516         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2517         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2518
2519         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2520                                                                 ac->nodemask);
2521
2522         current->reclaim_state = NULL;
2523         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2524         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2525
2526         cond_resched();
2527
2528         return progress;
2529 }
2530
2531 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2532 static inline struct page *
2533 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2534                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2535                 unsigned long *did_some_progress)
2536 {
2537         struct page *page = NULL;
2538         bool drained = false;
2539
2540         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2541         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2542                 return NULL;
2543
2544         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2545         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2546                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2547
2548 retry:
2549         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2550                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2551
2552         /*
2553          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2554          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2555          */
2556         if (!page && !drained) {
2557                 drain_all_pages(NULL);
2558                 drained = true;
2559                 goto retry;
2560         }
2561
2562         return page;
2563 }
2564
2565 /*
2566  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2567  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2568  */
2569 static inline struct page *
2570 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2571                                 const struct alloc_context *ac)
2572 {
2573         struct page *page;
2574
2575         do {
2576                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2577                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2578
2579                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2580                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2581                                                                         HZ/50);
2582         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2583
2584         return page;
2585 }
2586
2587 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2588 {
2589         struct zoneref *z;
2590         struct zone *zone;
2591
2592         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2593                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2594                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2595 }
2596
2597 static inline int
2598 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2599 {
2600         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2601         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2602
2603         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2604         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2605
2606         /*
2607          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2608          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2609          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2610          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2611          */
2612         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2613
2614         if (atomic) {
2615                 /*
2616                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2617                  * if it can't schedule.
2618                  */
2619                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2620                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2621                 /*
2622                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2623                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2624                  */
2625                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2626         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2627                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2628
2629         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2630                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2631                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2632                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2633                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2634                 else if (!in_interrupt() &&
2635                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2636                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2637                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2638         }
2639 #ifdef CONFIG_CMA
2640         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2641                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2642 #endif
2643         return alloc_flags;
2644 }
2645
2646 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2647 {
2648         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2649 }
2650
2651 static inline struct page *
2652 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2653                                                 struct alloc_context *ac)
2654 {
2655         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2656         struct page *page = NULL;
2657         int alloc_flags;
2658         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2659         unsigned long did_some_progress;
2660         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2661         bool deferred_compaction = false;
2662         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2663
2664         /*
2665          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2666          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2667          * be using allocators in order of preference for an area that is
2668          * too large.
2669          */
2670         if (order >= MAX_ORDER) {
2671                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2672                 return NULL;
2673         }
2674
2675         /*
2676          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2677          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2678          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2679          * using a larger set of nodes after it has established that the
2680          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2681          * over allocated.
2682          */
2683         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2684             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2685                 goto nopage;
2686
2687 retry:
2688         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2689                 wake_all_kswapds(order, ac);
2690
2691         /*
2692          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2693          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2694          * to how we want to proceed.
2695          */
2696         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2697
2698         /*
2699          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2700          * cpusets.
2701          */
2702         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2703                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2704                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2705                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2706                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2707         }
2708
2709         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2710         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2711                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2712         if (page)
2713                 goto got_pg;
2714
2715         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2716         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2717                 /*
2718                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2719                  * the allocation is high priority and these type of
2720                  * allocations are system rather than user orientated
2721                  */
2722                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2723
2724                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2725
2726                 if (page) {
2727                         goto got_pg;
2728                 }
2729         }
2730
2731         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2732         if (!wait) {
2733                 /*
2734                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2735                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2736                  * type of allocation to fail.
2737                  */
2738                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2739                 goto nopage;
2740         }
2741
2742         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2743         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2744                 goto nopage;
2745
2746         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2747         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2748                 goto nopage;
2749
2750         /*
2751          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2752          * attempts after direct reclaim are synchronous
2753          */
2754         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2755                                         migration_mode,
2756                                         &contended_compaction,
2757                                         &deferred_compaction);
2758         if (page)
2759                 goto got_pg;
2760
2761         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2762         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2763                 /*
2764                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2765                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2766                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2767                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2768                  * instead of entering direct reclaim.
2769                  */
2770                 if (deferred_compaction)
2771                         goto nopage;
2772
2773                 /*
2774                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2775                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2776                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2777                  * so we fallback to base pages instead.
2778                  */
2779                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2780                         goto nopage;
2781
2782                 /*
2783                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2784                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2785                  * khugepaged trying to collapse.
2786                  */
2787                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2788                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2789                         goto nopage;
2790         }
2791
2792         /*
2793          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2794          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2795          * khugepaged trying to collapse.
2796          */
2797         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2798                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2799                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2800
2801         /* Try direct reclaim and then allocating */
2802         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2803                                                         &did_some_progress);
2804         if (page)
2805                 goto got_pg;
2806
2807         /* Check if we should retry the allocation */
2808         pages_reclaimed += did_some_progress;
2809         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2810                                                 pages_reclaimed)) {
2811                 /*
2812                  * If we fail to make progress by freeing individual
2813                  * pages, but the allocation wants us to keep going,
2814                  * start OOM killing tasks.
2815                  */
2816                 if (!did_some_progress) {
2817                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac,
2818                                                         &did_some_progress);
2819                         if (page)
2820                                 goto got_pg;
2821                         if (!did_some_progress)
2822                                 goto nopage;
2823                 }
2824                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2825                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2826                 goto retry;
2827         } else {
2828                 /*
2829                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2830                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2831                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2832                  */
2833                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2834                                         alloc_flags, ac, migration_mode,
2835                                         &contended_compaction,
2836                                         &deferred_compaction);
2837                 if (page)
2838                         goto got_pg;
2839         }
2840
2841 nopage:
2842         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2843 got_pg:
2844         return page;
2845 }
2846
2847 /*
2848  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2849  */
2850 struct page *
2851 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2852                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2853 {
2854         struct zoneref *preferred_zoneref;
2855         struct page *page = NULL;
2856         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2857         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2858         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2859         struct alloc_context ac = {
2860                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2861                 .nodemask = nodemask,
2862                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2863         };
2864
2865         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2866
2867         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2868
2869         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2870
2871         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2872                 return NULL;
2873
2874         /*
2875          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2876          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2877          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2878          */
2879         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2880                 return NULL;
2881
2882         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2883                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2884
2885 retry_cpuset:
2886         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2887
2888         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2889         ac.zonelist = zonelist;
2890         /* The preferred zone is used for statistics later */
2891         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2892                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2893                                 &ac.preferred_zone);
2894         if (!ac.preferred_zone)
2895                 goto out;
2896         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2897
2898         /* First allocation attempt */
2899         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2900         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2901         if (unlikely(!page)) {
2902                 /*
2903                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2904                  * can deadlock because I/O on the device might not
2905                  * complete.
2906                  */
2907                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2908
2909                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2910         }
2911
2912         if (kmemcheck_enabled && page)
2913                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2914
2915         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2916
2917 out:
2918         /*
2919          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2920          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2921          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2922          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2923          */
2924         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2925                 goto retry_cpuset;
2926
2927         return page;
2928 }
2929 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2930
2931 /*
2932  * Common helper functions.
2933  */
2934 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2935 {
2936         struct page *page;
2937
2938         /*
2939          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2940          * a highmem page
2941          */
2942         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2943
2944         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2945         if (!page)
2946                 return 0;
2947         return (unsigned long) page_address(page);
2948 }
2949 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2950
2951 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2952 {
2953         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2954 }
2955 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2956
2957 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2958 {
2959         if (put_page_testzero(page)) {
2960                 if (order == 0)
2961                         free_hot_cold_page(page, false);
2962                 else
2963                         __free_pages_ok(page, order);
2964         }
2965 }
2966
2967 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2968
2969 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2970 {
2971         if (addr != 0) {
2972                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2973                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2974         }
2975 }
2976
2977 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2978
2979 /*
2980  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2981  * of the current memory cgroup.
2982  *
2983  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2984  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2985  */
2986 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2987 {
2988         struct page *page;
2989         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2990
2991         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2992                 return NULL;
2993         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2994         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2995         return page;
2996 }
2997
2998 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2999 {
3000         struct page *page;
3001         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3002
3003         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3004                 return NULL;
3005         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3006         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3007         return page;
3008 }
3009
3010 /*
3011  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3012  * alloc_kmem_pages.
3013  */
3014 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3015 {
3016         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3017         __free_pages(page, order);
3018 }
3019
3020 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3021 {
3022         if (addr != 0) {
3023                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3024                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3025         }
3026 }
3027
3028 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3029 {
3030         if (addr) {
3031                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3032                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3033
3034                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3035                 while (used < alloc_end) {
3036                         free_page(used);
3037                         used += PAGE_SIZE;
3038                 }
3039         }
3040         return (void *)addr;
3041 }
3042
3043 /**
3044  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3045  * @size: the number of bytes to allocate
3046  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3047  *
3048  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3049  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3050  * allocate memory in power-of-two pages.
3051  *
3052  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3053  *
3054  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3055  */
3056 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3057 {
3058         unsigned int order = get_order(size);
3059         unsigned long addr;
3060
3061         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3062         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3063 }
3064 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3065
3066 /**
3067  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3068  *                         pages on a node.
3069  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3070  * @size: the number of bytes to allocate
3071  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3072  *
3073  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3074  * back.
3075  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3076  * but is not exact.
3077  */
3078 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3079 {
3080         unsigned order = get_order(size);
3081         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3082         if (!p)
3083                 return NULL;
3084         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3085 }
3086
3087 /**
3088  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3089  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3090  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3091  *
3092  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3093  */
3094 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3095 {
3096         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3097         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3098
3099         while (addr < end) {
3100                 free_page(addr);
3101                 addr += PAGE_SIZE;
3102         }
3103 }
3104 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3105
3106 /**
3107  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3108  * @offset: The zone index of the highest zone
3109  *
3110  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3111  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3112  * zone, the number of pages is calculated as:
3113  *     managed_pages - high_pages
3114  */
3115 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3116 {
3117         struct zoneref *z;
3118         struct zone *zone;
3119
3120         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3121         unsigned long sum = 0;
3122
3123         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3124
3125         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3126                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3127                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3128                 if (size > high)
3129                         sum += size - high;
3130         }
3131
3132         return sum;
3133 }
3134
3135 /**
3136  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3137  *
3138  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3139  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3140  */
3141 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3142 {
3143         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3144 }
3145 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3146
3147 /**
3148  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3149  *
3150  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3151  * high watermark within all zones.
3152  */
3153 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3154 {
3155         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3156 }
3157
3158 static inline void show_node(struct zone *zone)
3159 {
3160         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3161                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3162 }
3163
3164 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3165 {
3166         val->totalram = totalram_pages;
3167         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3168         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3169         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3170         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3171         val->freehigh = nr_free_highpages();
3172         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3173 }
3174
3175 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3176
3177 #ifdef CONFIG_NUMA
3178 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3179 {
3180         int zone_type;          /* needs to be signed */
3181         unsigned long managed_pages = 0;
3182         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3183
3184         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3185                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3186         val->totalram = managed_pages;
3187         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3188         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3189 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3190         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3191         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3192                         NR_FREE_PAGES);
3193 #else
3194         val->totalhigh = 0;
3195         val->freehigh = 0;
3196 #endif
3197         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3198 }
3199 #endif
3200
3201 /*
3202  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3203  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3204  */
3205 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3206 {
3207         bool ret = false;
3208         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3209
3210         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3211                 goto out;
3212
3213         do {
3214                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3215                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3216         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3217 out:
3218         return ret;
3219 }
3220
3221 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3222
3223 static void show_migration_types(unsigned char type)
3224 {
3225         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3226                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3227                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3228                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3229                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3230 #ifdef CONFIG_CMA
3231                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3232 #endif
3233 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3234                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3235 #endif
3236         };
3237         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3238         char *p = tmp;
3239         int i;
3240
3241         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3242                 if (type & (1 << i))
3243                         *p++ = types[i];
3244         }
3245
3246         *p = '\0';
3247         printk("(%s) ", tmp);
3248 }
3249
3250 /*
3251  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3252  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3253  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3254  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3255  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3256  */
3257 void show_free_areas(unsigned int filter)
3258 {
3259         int cpu;
3260         struct zone *zone;
3261
3262         for_each_populated_zone(zone) {
3263                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3264                         continue;
3265                 show_node(zone);
3266                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3267
3268                 for_each_online_cpu(cpu) {
3269                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3270
3271                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3272
3273                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3274                                cpu, pageset->pcp.high,
3275                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3276                 }
3277         }
3278
3279         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3280                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3281                 " unevictable:%lu"
3282                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3283                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3284                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3285                 " free_cma:%lu\n",
3286                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3287                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3288                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3289                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3290                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3291                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3292                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3293                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3294                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3295                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3296                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3297                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3298                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3299                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3300                 global_page_state(NR_SHMEM),
3301                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3302                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3303                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3304
3305         for_each_populated_zone(zone) {
3306                 int i;
3307
3308                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3309                         continue;
3310                 show_node(zone);
3311                 printk("%s"
3312                         " free:%lukB"
3313                         " min:%lukB"
3314                         " low:%lukB"
3315                         " high:%lukB"
3316                         " active_anon:%lukB"
3317                         " inactive_anon:%lukB"
3318                         " active_file:%lukB"
3319                         " inactive_file:%lukB"
3320                         " unevictable:%lukB"
3321                         " isolated(anon):%lukB"
3322                         " isolated(file):%lukB"
3323                         " present:%lukB"
3324                         " managed:%lukB"
3325                         " mlocked:%lukB"
3326                         " dirty:%lukB"
3327                         " writeback:%lukB"
3328                         " mapped:%lukB"
3329                         " shmem:%lukB"
3330                         " slab_reclaimable:%lukB"
3331                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3332                         " kernel_stack:%lukB"
3333                         " pagetables:%lukB"
3334                         " unstable:%lukB"
3335                         " bounce:%lukB"
3336                         " free_cma:%lukB"
3337                         " writeback_tmp:%lukB"
3338                         " pages_scanned:%lu"
3339                         " all_unreclaimable? %s"
3340                         "\n",
3341                         zone->name,
3342                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3343                         K(min_wmark_pages(zone)),
3344                         K(low_wmark_pages(zone)),
3345                         K(high_wmark_pages(zone)),
3346                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3347                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3348                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3349                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3350                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3351                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3352                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3353                         K(zone->present_pages),
3354                         K(zone->managed_pages),
3355                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3356                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3357                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3358                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3359                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3360                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3361                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3362                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3363                                 THREAD_SIZE / 1024,
3364                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3365                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3366                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3367                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3368                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3369                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3370                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3371                         );
3372                 printk("lowmem_reserve[]:");
3373                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3374                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3375                 printk("\n");
3376         }
3377
3378         for_each_populated_zone(zone) {
3379                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3380                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3381
3382                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3383                         continue;
3384                 show_node(zone);
3385                 printk("%s: ", zone->name);
3386
3387                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3388                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3389                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3390                         int type;
3391
3392                         nr[order] = area->nr_free;
3393                         total += nr[order] << order;
3394
3395                         types[order] = 0;
3396                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3397                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3398                                         types[order] |= 1 << type;
3399                         }
3400                 }
3401                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3402                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3403                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3404                         if (nr[order])
3405                                 show_migration_types(types[order]);
3406                 }
3407                 printk("= %lukB\n", K(total));
3408         }
3409
3410         hugetlb_show_meminfo();
3411
3412         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3413
3414         show_swap_cache_info();
3415 }
3416
3417 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3418 {
3419         zoneref->zone = zone;
3420         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3421 }
3422
3423 /*
3424  * Builds allocation fallback zone lists.
3425  *
3426  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3427  */
3428 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3429                                 int nr_zones)
3430 {
3431         struct zone *zone;
3432         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3433
3434         do {
3435                 zone_type--;
3436                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3437                 if (populated_zone(zone)) {
3438                         zoneref_set_zone(zone,
3439                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3440                         check_highest_zone(zone_type);
3441                 }
3442         } while (zone_type);
3443
3444         return nr_zones;
3445 }
3446
3447
3448 /*
3449  *  zonelist_order:
3450  *  0 = automatic detection of better ordering.
3451  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3452  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3453  *
3454  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3455  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3456  */
3457 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3458 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3459 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3460
3461 /* zonelist order in the kernel.
3462  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3463  */
3464 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3465 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3466
3467
3468 #ifdef CONFIG_NUMA
3469 /* The value user specified ....changed by config */
3470 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3471 /* string for sysctl */
3472 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3473 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3474
3475 /*
3476  * interface for configure zonelist ordering.
3477  * command line option "numa_zonelist_order"
3478  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3479  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3480  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3481  */
3482
3483 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3484 {
3485         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3486                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3487         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3488                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3489         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3490                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3491         } else {
3492                 printk(KERN_WARNING
3493                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3494                         "%s\n", s);
3495                 return -EINVAL;
3496         }
3497         return 0;
3498 }
3499
3500 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3501 {
3502         int ret;
3503
3504         if (!s)
3505                 return 0;
3506
3507         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3508         if (ret == 0)
3509                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3510
3511         return ret;
3512 }
3513 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3514
3515 /*
3516  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3517  */
3518 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3519                 void __user *buffer, size_t *length,
3520                 loff_t *ppos)
3521 {
3522         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3523         int ret;
3524         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3525
3526         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3527         if (write) {
3528                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3529                         ret = -EINVAL;
3530                         goto out;
3531                 }
3532                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3533         }
3534         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3535         if (ret)
3536                 goto out;
3537         if (write) {
3538                 int oldval = user_zonelist_order;
3539
3540                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3541                 if (ret) {
3542                         /*
3543                          * bogus value.  restore saved string
3544                          */
3545                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3546                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3547                         user_zonelist_order = oldval;
3548                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3549                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3550                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3551                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3552                 }
3553         }
3554 out:
3555         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3556         return ret;
3557 }
3558
3559
3560 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3561 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3562
3563 /**
3564  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3565  * @node: node whose fallback list we're appending
3566  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3567  *
3568  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3569  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3570  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3571  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3572  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3573  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3574  * on them otherwise.
3575  * It returns -1 if no node is found.
3576  */
3577 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3578 {
3579         int n, val;
3580         int min_val = INT_MAX;
3581         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3582         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3583
3584         /* Use the local node if we haven't already */
3585         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3586                 node_set(node, *used_node_mask);
3587                 return node;
3588         }
3589
3590         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3591
3592                 /* Don't want a node to appear more than once */
3593                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3594                         continue;
3595
3596                 /* Use the distance array to find the distance */
3597                 val = node_distance(node, n);
3598
3599                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3600                 val += (n < node);
3601
3602                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3603                 tmp = cpumask_of_node(n);
3604                 if (!cpumask_empty(tmp))
3605                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3606
3607                 /* Slight preference for less loaded node */
3608                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3609                 val += node_load[n];
3610
3611                 if (val < min_val) {
3612                         min_val = val;
3613                         best_node = n;
3614                 }
3615         }
3616
3617         if (best_node >= 0)
3618                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3619
3620         return best_node;
3621 }
3622
3623
3624 /*
3625  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3626  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3627  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3628  */
3629 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3630 {
3631         int j;
3632         struct zonelist *zonelist;
3633
3634         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3635         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3636                 ;
3637         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3638         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3639         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3640 }
3641
3642 /*
3643  * Build gfp_thisnode zonelists
3644  */
3645 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3646 {
3647         int j;
3648         struct zonelist *zonelist;
3649
3650         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3651         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3652         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3653         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3654 }
3655
3656 /*
3657  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3658  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3659  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3660  * may still exist in local DMA zone.
3661  */
3662 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3663
3664 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3665 {
3666         int pos, j, node;
3667         int zone_type;          /* needs to be signed */
3668         struct zone *z;
3669         struct zonelist *zonelist;
3670
3671         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3672         pos = 0;
3673         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3674                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3675                         node = node_order[j];
3676                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3677                         if (populated_zone(z)) {
3678                                 zoneref_set_zone(z,
3679                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3680                                 check_highest_zone(zone_type);
3681                         }
3682                 }
3683         }
3684         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3685         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3686 }
3687
3688 #if defined(CONFIG_64BIT)
3689 /*
3690  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3691  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3692  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3693  */
3694 static int default_zonelist_order(void)
3695 {
3696         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3697 }
3698 #else
3699 /*
3700  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3701  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3702  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3703  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3704  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3705  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3706  */
3707 static int default_zonelist_order(void)
3708 {
3709         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3710 }
3711 #endif /* CONFIG_64BIT */
3712
3713 static void set_zonelist_order(void)
3714 {
3715         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3716                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3717         else
3718                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3719 }
3720
3721 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3722 {
3723         int j, node, load;
3724         enum zone_type i;
3725         nodemask_t used_mask;
3726         int local_node, prev_node;
3727         struct zonelist *zonelist;
3728         int order = current_zonelist_order;
3729
3730         /* initialize zonelists */
3731         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3732                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3733                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3734                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3735         }
3736
3737         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3738         local_node = pgdat->node_id;
3739         load = nr_online_nodes;
3740         prev_node = local_node;
3741         nodes_clear(used_mask);
3742
3743         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3744         j = 0;
3745
3746         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3747                 /*
3748                  * We don't want to pressure a particular node.
3749                  * So adding penalty to the first node in same
3750                  * distance group to make it round-robin.
3751                  */
3752                 if (node_distance(local_node, node) !=
3753                     node_distance(local_node, prev_node))
3754                         node_load[node] = load;
3755
3756                 prev_node = node;
3757                 load--;
3758                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3759                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3760                 else
3761                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3762         }
3763
3764         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3765                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3766                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3767         }
3768
3769         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3770 }
3771
3772 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3773 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3774 {
3775         struct zonelist *zonelist;
3776         struct zonelist_cache *zlc;
3777         struct zoneref *z;
3778
3779         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3780         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3781         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3782         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3783                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3784 }
3785
3786 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3787 /*
3788  * Return node id of node used for "local" allocations.
3789  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3790  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3791  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3792  */
3793 int local_memory_node(int node)
3794 {
3795         struct zone *zone;
3796
3797         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3798                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3799                                    NULL,
3800                                    &zone);
3801         return zone->node;
3802 }
3803 #endif
3804
3805 #else   /* CONFIG_NUMA */
3806
3807 static void set_zonelist_order(void)
3808 {
3809         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3810 }
3811
3812 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3813 {
3814         int node, local_node;
3815         enum zone_type j;
3816         struct zonelist *zonelist;
3817
3818         local_node = pgdat->node_id;
3819
3820         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3821         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3822
3823         /*
3824          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3825          * of all the other nodes.
3826          * We don't want to pressure a particular node, so when
3827          * building the zones for node N, we make sure that the
3828          * zones coming right after the local ones are those from
3829          * node N+1 (modulo N)
3830          */
3831         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3832                 if (!node_online(node))
3833                         continue;
3834                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3835         }
3836         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3837                 if (!node_online(node))
3838                         continue;
3839                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3840         }
3841
3842         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3843         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3844 }
3845
3846 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3847 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3848 {
3849         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3850 }
3851
3852 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3853
3854 /*
3855  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3856  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3857  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3858  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3859  * with interrupts disabled.
3860  *
3861  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3862  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3863  * hotplugged processors.
3864  *
3865  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3866  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3867  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3868  */
3869 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3870 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3871 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3872
3873 /*
3874  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3875  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3876  */
3877 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3878
3879 /* return values int ....just for stop_machine() */
3880 static int __build_all_zonelists(void *data)
3881 {
3882         int nid;
3883         int cpu;
3884         pg_data_t *self = data;
3885
3886 #ifdef CONFIG_NUMA
3887         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3888 #endif
3889
3890         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3891                 build_zonelists(self);
3892                 build_zonelist_cache(self);
3893         }
3894
3895         for_each_online_node(nid) {
3896                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3897
3898                 build_zonelists(pgdat);
3899                 build_zonelist_cache(pgdat);
3900         }
3901
3902         /*
3903          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3904          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3905          * each zone will be allocated later when the per cpu
3906          * allocator is available.
3907          *
3908          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3909          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3910          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3911          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3912          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3913          * (a chicken-egg dilemma).
3914          */
3915         for_each_possible_cpu(cpu) {
3916                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3917
3918 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3919                 /*
3920                  * We now know the "local memory node" for each node--
3921                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3922                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3923                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3924                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3925                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3926                  */
3927                 if (cpu_online(cpu))
3928                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3929 #endif
3930         }
3931
3932         return 0;
3933 }
3934
3935 static noinline void __init
3936 build_all_zonelists_init(void)
3937 {
3938         __build_all_zonelists(NULL);
3939         mminit_verify_zonelist();
3940         cpuset_init_current_mems_allowed();
3941 }
3942
3943 /*
3944  * Called with zonelists_mutex held always
3945  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3946  *
3947  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
3948  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
3949  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
3950  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
3951  */
3952 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3953 {
3954         set_zonelist_order();
3955
3956         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3957                 build_all_zonelists_init();
3958         } else {
3959 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3960                 if (zone)
3961                         setup_zone_pageset(zone);
3962 #endif
3963                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3964                    of zonelist */
3965                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3966                 /* cpuset refresh routine should be here */
3967         }
3968         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3969         /*
3970          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3971          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3972          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3973          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3974          * disabled and enable it later
3975          */
3976         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3977                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3978         else
3979                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3980
3981         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3982                 "Total pages: %ld\n",
3983                         nr_online_nodes,
3984                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3985                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3986                         vm_total_pages);
3987 #ifdef CONFIG_NUMA
3988         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3989 #endif
3990 }
3991
3992 /*
3993  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3994  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3995  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3996  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3997  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3998  * conservative, even though it seems large.
3999  *
4000  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4001  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4002  */
4003 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4004
4005 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4006 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4007 {
4008         unsigned long size = 1;
4009
4010         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4011
4012         while (size < pages)
4013                 size <<= 1;
4014
4015         /*
4016          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4017          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4018          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4019          */
4020         size = min(size, 4096UL);
4021
4022         return max(size, 4UL);
4023 }
4024 #else
4025 /*
4026  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4027  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4028  *
4029  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4030  *
4031  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4032  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4033  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4034  *
4035  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4036  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4037  *
4038  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4039  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4040  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4041  */
4042 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4043 {
4044         return 4096UL;
4045 }
4046 #endif
4047
4048 /*
4049  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4050  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4051  * hash function before the remainder is taken.
4052  */
4053 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4054 {
4055         return ffz(~size);
4056 }
4057
4058 /*
4059  * Check if a pageblock contains reserved pages
4060  */
4061 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4062 {
4063         unsigned long pfn;
4064
4065         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4066                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4067                         return 1;
4068         }
4069         return 0;
4070 }
4071
4072 /*
4073  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4074  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4075  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4076  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4077  * blocks as reclaim kicks in
4078  */
4079 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4080 {
4081         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4082         struct page *page;
4083         unsigned long block_migratetype;
4084         int reserve;
4085         int old_reserve;
4086
4087         /*
4088          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4089          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4090          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4091          * the block.
4092          */
4093         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4094         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4095         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4096         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4097                                                         pageblock_order;
4098
4099         /*
4100          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4101          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4102          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4103          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4104          * future allocation of hugepages at runtime.
4105          */
4106         reserve = min(2, reserve);
4107         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4108
4109         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4110         if (reserve == old_reserve)
4111                 return;
4112         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4113
4114         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4115                 if (!pfn_valid(pfn))
4116                         continue;
4117                 page = pfn_to_page(pfn);
4118
4119                 /* Watch out for overlapping nodes */
4120                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4121                         continue;
4122
4123                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4124
4125                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4126                 if (reserve > 0) {
4127                         /*
4128                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4129                          * them.
4130                          */
4131                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4132                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4133                                 continue;
4134
4135                         /* If this block is reserved, account for it */
4136                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4137                                 reserve--;
4138                                 continue;
4139                         }
4140
4141                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4142                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4143                                 set_pageblock_migratetype(page,
4144                                                         MIGRATE_RESERVE);
4145                                 move_freepages_block(zone, page,
4146                                                         MIGRATE_RESERVE);
4147                                 reserve--;
4148                                 continue;
4149                         }
4150                 } else if (!old_reserve) {
4151                         /*
4152                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4153                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4154                          */
4155                         break;
4156                 }
4157
4158                 /*
4159                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4160                  * take it back
4161                  */
4162                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4163                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4164                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4165                 }
4166         }
4167 }
4168
4169 /*
4170  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4171  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4172  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4173  */
4174 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4175                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4176 {
4177         struct page *page;
4178         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4179         unsigned long pfn;
4180         struct zone *z;
4181
4182         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4183                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4184
4185         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4186         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4187                 /*
4188                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4189                  * handed to this function.  They do not
4190                  * exist on hotplugged memory.
4191                  */
4192                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4193                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4194                                 continue;
4195                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4196                                 continue;
4197                 }
4198                 page = pfn_to_page(pfn);
4199                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4200                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4201                 init_page_count(page);
4202                 page_mapcount_reset(page);
4203                 page_cpupid_reset_last(page);
4204                 SetPageReserved(page);
4205                 /*
4206                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4207                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4208                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4209                  * the address space during boot when many long-lived
4210                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4211                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4212                  * setup_zone_migrate_reserve()
4213                  *
4214                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4215                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4216                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4217                  * pfn out of zone.
4218                  */
4219                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4220                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4221                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4222                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4223
4224                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4225 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4226                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4227                 if (!is_highmem_idx(zone))
4228                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4229 #endif
4230         }
4231 }
4232
4233 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4234 {
4235         unsigned int order, t;
4236         for_each_migratetype_order(order, t) {
4237                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4238                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4239         }
4240 }
4241
4242 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4243 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4244         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4245 #endif
4246
4247 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4248 {
4249 #ifdef CONFIG_MMU
4250         int batch;
4251
4252         /*
4253          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4254          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4255          *
4256          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4257          */
4258         batch = zone->managed_pages / 1024;
4259         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4260                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4261         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4262         if (batch < 1)
4263                 batch = 1;
4264
4265         /*
4266          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4267          * of 2 value was found to be more likely to have
4268          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4269          *
4270          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4271          * batches of pages, one task can end up with a lot
4272          * of pages of one half of the possible page colors
4273          * and the other with pages of the other colors.
4274          */
4275         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4276
4277         return batch;
4278
4279 #else
4280         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4281          * conditions.
4282          *
4283          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4284          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4285          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4286          *
4287          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4288          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4289          * can be a significant delay between the individual batches being
4290          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4291          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4292          */
4293         return 0;
4294 #endif
4295 }
4296
4297 /*
4298  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4299  * ->batch must never be higher then ->high.
4300  * The following function updates them in a safe manner without read side
4301  * locking.
4302  *
4303  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4304  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4305  *
4306  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4307  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4308  * exist).
4309  */
4310 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4311                 unsigned long batch)
4312 {
4313        /* start with a fail safe value for batch */
4314         pcp->batch = 1;
4315         smp_wmb();
4316
4317        /* Update high, then batch, in order */
4318         pcp->high = high;
4319         smp_wmb();
4320
4321         pcp->batch = batch;
4322 }
4323
4324 /* a companion to pageset_set_high() */
4325 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4326 {
4327         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4328 }
4329
4330 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4331 {
4332         struct per_cpu_pages *pcp;
4333         int migratetype;
4334
4335         memset(p, 0, sizeof(*p));
4336
4337         pcp = &p->pcp;
4338         pcp->count = 0;
4339         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4340                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4341 }
4342
4343 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4344 {
4345         pageset_init(p);
4346         pageset_set_batch(p, batch);
4347 }
4348
4349 /*
4350  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4351  * to the value high for the pageset p.
4352  */
4353 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4354                                 unsigned long high)
4355 {
4356         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4357         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4358                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4359
4360         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4361 }
4362
4363 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4364                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4365 {
4366         if (percpu_pagelist_fraction)
4367                 pageset_set_high(pcp,
4368                         (zone->managed_pages /
4369                                 percpu_pagelist_fraction));
4370         else
4371                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4372 }
4373
4374 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4375 {
4376         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4377
4378         pageset_init(pcp);
4379         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4380 }
4381
4382 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4383 {
4384         int cpu;
4385         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4386         for_each_possible_cpu(cpu)
4387                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4392  * Before this call only boot pagesets were available.
4393  */
4394 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4395 {
4396         struct zone *zone;
4397
4398         for_each_populated_zone(zone)
4399                 setup_zone_pageset(zone);
4400 }
4401
4402 static noinline __init_refok
4403 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4404 {
4405         int i;
4406         size_t alloc_size;
4407
4408         /*
4409          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4410          * per zone.
4411          */
4412         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4413                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4414         zone->wait_table_bits =
4415                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4416         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4417                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4418
4419         if (!slab_is_available()) {
4420                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4421                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4422                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4423         } else {
4424                 /*
4425                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4426                  * via memory hot-add.
4427                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4428                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4429                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4430                  * node itself as well.
4431                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4432                  * necessary.
4433                  */
4434                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4435         }
4436         if (!zone->wait_table)
4437                 return -ENOMEM;
4438
4439         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4440                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4441
4442         return 0;
4443 }
4444
4445 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4446 {
4447         /*
4448          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4449          * relies on the ability of the linker to provide the
4450          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4451          */
4452         zone->pageset = &boot_pageset;
4453
4454         if (populated_zone(zone))
4455                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4456                         zone->name, zone->present_pages,
4457                                          zone_batchsize(zone));
4458 }
4459
4460 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4461                                         unsigned long zone_start_pfn,
4462                                         unsigned long size,
4463                                         enum memmap_context context)
4464 {
4465         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4466         int ret;
4467         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4468         if (ret)
4469                 return ret;
4470         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4471
4472         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4473
4474         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4475                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4476                         pgdat->node_id,
4477                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4478                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4479
4480         zone_init_free_lists(zone);
4481
4482         return 0;
4483 }
4484
4485 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4486 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4487 /*
4488  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4489  */
4490 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4491 {
4492         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4493         int nid;
4494         /*
4495          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4496          * when the kernel is running single-threaded.
4497          */
4498         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4499         static int __meminitdata last_nid;
4500
4501         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4502                 return last_nid;
4503
4504         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4505         if (nid != -1) {
4506                 last_start_pfn = start_pfn;
4507                 last_end_pfn = end_pfn;
4508                 last_nid = nid;
4509         }
4510
4511         return nid;
4512 }
4513 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4514
4515 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4516 {
4517         int nid;
4518
4519         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4520         if (nid >= 0)
4521                 return nid;
4522         /* just returns 0 */
4523         return 0;
4524 }
4525
4526 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4527 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4528 {
4529         int nid;
4530
4531         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4532         if (nid >= 0 && nid != node)
4533                 return false;
4534         return true;
4535 }
4536 #endif
4537
4538 /**
4539  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4540  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4541  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4542  *
4543  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4544  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4545  * memblock_free_early_nid() manually.
4546  */
4547 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4548 {
4549         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4550         int i, this_nid;
4551
4552         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4553                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4554                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4555
4556                 if (start_pfn < end_pfn)
4557                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4558                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4559                                         this_nid);
4560         }
4561 }
4562
4563 /**
4564  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4565  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4566  *
4567  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4568  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4569  */
4570 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4571 {
4572         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4573         int i, this_nid;
4574
4575         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4576                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4577 }
4578
4579 /**
4580  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4581  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4582  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4583  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4584  *
4585  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4586  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4587  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4588  * PFNs will be 0.
4589  */
4590 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4591                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4592 {
4593         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4594         int i;
4595
4596         *start_pfn = -1UL;
4597         *end_pfn = 0;
4598
4599         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4600                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4601                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4602         }
4603
4604         if (*start_pfn == -1UL)
4605                 *start_pfn = 0;
4606 }
4607
4608 /*
4609  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4610  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4611  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4612  */
4613 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4614 {
4615         int zone_index;
4616         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4617                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4618                         continue;
4619
4620                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4621                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4622                         break;
4623         }
4624
4625         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4626         movable_zone = zone_index;
4627 }
4628
4629 /*
4630  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4631  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4632  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4633  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4634  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4635  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4636  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4637  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4638  */
4639 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4640                                         unsigned long zone_type,
4641                                         unsigned long node_start_pfn,
4642                                         unsigned long node_end_pfn,
4643                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4644                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4645 {
4646         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4647         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4648                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4649                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4650                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4651                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4652                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4653
4654                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4655                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4656                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4657                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4658
4659                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4660                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4661                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4662         }
4663 }
4664
4665 /*
4666  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4667  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4668  */
4669 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4670                                         unsigned long zone_type,
4671                                         unsigned long node_start_pfn,
4672                                         unsigned long node_end_pfn,
4673                                         unsigned long *ignored)
4674 {
4675         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4676
4677         /* Get the start and end of the zone */
4678         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4679         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4680         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4681                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4682                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4683
4684         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4685         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4686                 return 0;
4687
4688         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4689         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4690         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4691
4692         /* Return the spanned pages */
4693         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4694 }
4695
4696 /*
4697  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4698  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4699  */
4700 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4701                                 unsigned long range_start_pfn,
4702                                 unsigned long range_end_pfn)
4703 {
4704         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4705         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4706         int i;
4707
4708         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4709                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4710                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4711                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4712         }
4713         return nr_absent;
4714 }
4715
4716 /**
4717  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4718  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4719  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4720  *
4721  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4722  */
4723 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4724                                                         unsigned long end_pfn)
4725 {
4726         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4727 }
4728
4729 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4730 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4731                                         unsigned long zone_type,
4732                                         unsigned long node_start_pfn,
4733                                         unsigned long node_end_pfn,
4734                                         unsigned long *ignored)
4735 {
4736         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4737         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4738         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4739
4740         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4741         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4742
4743         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4744                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4745                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4746         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4747 }
4748
4749 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4750 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4751                                         unsigned long zone_type,
4752                                         unsigned long node_start_pfn,
4753                                         unsigned long node_end_pfn,
4754                                         unsigned long *zones_size)
4755 {
4756         return zones_size[zone_type];
4757 }
4758
4759 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4760                                                 unsigned long zone_type,
4761                                                 unsigned long node_start_pfn,
4762                                                 unsigned long node_end_pfn,
4763                                                 unsigned long *zholes_size)
4764 {
4765         if (!zholes_size)
4766                 return 0;
4767
4768         return zholes_size[zone_type];
4769 }
4770
4771 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4772
4773 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4774                                                 unsigned long node_start_pfn,
4775                                                 unsigned long node_end_pfn,
4776                                                 unsigned long *zones_size,
4777                                                 unsigned long *zholes_size)
4778 {
4779         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4780         enum zone_type i;
4781
4782         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4783                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4784                                                          node_start_pfn,
4785                                                          node_end_pfn,
4786                                                          zones_size);
4787         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4788
4789         realtotalpages = totalpages;
4790         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4791                 realtotalpages -=
4792                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4793                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4794                                                   zholes_size);
4795         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4796         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4797                                                         realtotalpages);
4798 }
4799
4800 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4801 /*
4802  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4803  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4804  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4805  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4806  * bytes.
4807  */
4808 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4809 {
4810         unsigned long usemapsize;
4811
4812         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4813         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4814         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4815         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4816         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4817
4818         return usemapsize / 8;
4819 }
4820
4821 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4822                                 struct zone *zone,
4823                                 unsigned long zone_start_pfn,
4824                                 unsigned long zonesize)
4825 {
4826         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4827         zone->pageblock_flags = NULL;
4828         if (usemapsize)
4829                 zone->pageblock_flags =
4830                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4831                                                          pgdat->node_id);
4832 }
4833 #else
4834 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4835                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4836 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4837
4838 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4839
4840 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4841 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4842 {
4843         unsigned int order;
4844
4845         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4846         if (pageblock_order)
4847                 return;
4848
4849         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4850                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4851         else
4852                 order = MAX_ORDER - 1;
4853
4854         /*
4855          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4856          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4857          * powerpc.
4858          */
4859         pageblock_order = order;
4860 }
4861 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4862
4863 /*
4864  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4865  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4866  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4867  * the kernel config
4868  */
4869 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4870 {
4871 }
4872
4873 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4874
4875 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4876                                                    unsigned long present_pages)
4877 {
4878         unsigned long pages = spanned_pages;
4879
4880         /*
4881          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4882          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4883          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4884          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4885          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4886          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4887          */
4888         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4889             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4890                 pages = present_pages;
4891
4892         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4893 }
4894
4895 /*
4896  * Set up the zone data structures:
4897  *   - mark all pages reserved
4898  *   - mark all memory queues empty
4899  *   - clear the memory bitmaps
4900  *
4901  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4902  */
4903 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4904                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4905                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4906 {
4907         enum zone_type j;
4908         int nid = pgdat->node_id;
4909         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4910         int ret;
4911
4912         pgdat_resize_init(pgdat);
4913 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4914         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4915         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4916         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4917 #endif
4918         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4919         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4920         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4921
4922         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4923                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4924                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4925
4926                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4927                                                   node_end_pfn, zones_size);
4928                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4929                                                                 node_start_pfn,
4930                                                                 node_end_pfn,
4931                                                                 zholes_size);
4932
4933                 /*
4934                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4935                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4936                  * and per-cpu initialisations
4937                  */
4938                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4939                 if (!is_highmem_idx(j)) {
4940                         if (freesize >= memmap_pages) {
4941                                 freesize -= memmap_pages;
4942                                 if (memmap_pages)
4943                                         printk(KERN_DEBUG
4944                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4945                                                zone_names[j], memmap_pages);
4946                         } else
4947                                 printk(KERN_WARNING
4948                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4949                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4950                 }
4951
4952                 /* Account for reserved pages */
4953                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4954                         freesize -= dma_reserve;
4955                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4956                                         zone_names[0], dma_reserve);
4957                 }
4958
4959                 if (!is_highmem_idx(j))
4960                         nr_kernel_pages += freesize;
4961                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4962                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4963                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4964                 nr_all_pages += freesize;
4965
4966                 zone->spanned_pages = size;
4967                 zone->present_pages = realsize;
4968                 /*
4969                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4970                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4971                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4972                  */
4973                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4974 #ifdef CONFIG_NUMA
4975                 zone->node = nid;
4976                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4977                                                 / 100;
4978                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4979 #endif
4980                 zone->name = zone_names[j];
4981                 spin_lock_init(&zone->lock);
4982                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4983                 zone_seqlock_init(zone);
4984                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4985                 zone_pcp_init(zone);
4986
4987                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4988                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4989
4990                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4991                 if (!size)
4992                         continue;
4993
4994                 set_pageblock_order();
4995                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4996                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4997                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4998                 BUG_ON(ret);
4999                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5000                 zone_start_pfn += size;
5001         }
5002 }
5003
5004 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5005 {
5006         /* Skip empty nodes */
5007         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5008                 return;
5009
5010 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5011         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5012         if (!pgdat->node_mem_map) {
5013                 unsigned long size, start, end;
5014                 struct page *map;
5015
5016                 /*
5017                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5018                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5019                  * for the buddy allocator to function correctly.
5020                  */
5021                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5022                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5023                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5024                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5025                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5026                 if (!map)
5027                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5028                                                                pgdat->node_id);
5029                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5030         }
5031 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5032         /*
5033          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5034          */
5035         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5036                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5037 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5038                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5039                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5040 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5041         }
5042 #endif
5043 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5044 }
5045
5046 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5047                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5048 {
5049         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5050         unsigned long start_pfn = 0;
5051         unsigned long end_pfn = 0;
5052
5053         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5054         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5055
5056         pgdat->node_id = nid;
5057         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5058 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5059         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5060         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5061                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5062 #endif
5063         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5064                                   zones_size, zholes_size);
5065
5066         alloc_node_mem_map(pgdat);
5067 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5068         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5069                 nid, (unsigned long)pgdat,
5070                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5071 #endif
5072
5073         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5074                             zones_size, zholes_size);
5075 }
5076
5077 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5078
5079 #if MAX_NUMNODES > 1
5080 /*
5081  * Figure out the number of possible node ids.
5082  */
5083 void __init setup_nr_node_ids(void)
5084 {
5085         unsigned int node;
5086         unsigned int highest = 0;
5087
5088         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5089                 highest = node;
5090         nr_node_ids = highest + 1;
5091 }
5092 #endif
5093
5094 /**
5095  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5096  *
5097  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5098  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5099  * all the nodes.
5100  *
5101  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5102  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5103  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5104  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5105  *
5106  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5107  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5108  * populated node map.
5109  *
5110  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5111  * requirement (single node).
5112  */
5113 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5114 {
5115         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5116         unsigned long start, end, mask;
5117         int last_nid = -1;
5118         int i, nid;
5119
5120         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5121                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5122                         last_nid = nid;
5123                         last_end = end;
5124                         continue;
5125                 }
5126
5127                 /*
5128                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5129                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5130                  * too coarse to separate the current node from the last.
5131                  */
5132                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5133                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5134                         mask <<= 1;
5135
5136                 /* accumulate all internode masks */
5137                 accl_mask |= mask;
5138         }
5139
5140         /* convert mask to number of pages */
5141         return ~accl_mask + 1;
5142 }
5143
5144 /* Find the lowest pfn for a node */
5145 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5146 {
5147         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5148         unsigned long start_pfn;
5149         int i;
5150
5151         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5152                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5153
5154         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5155                 printk(KERN_WARNING
5156                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5157                 return 0;
5158         }
5159
5160         return min_pfn;
5161 }
5162
5163 /**
5164  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5165  *
5166  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5167  * memblock_set_node().
5168  */
5169 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5170 {
5171         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5172 }
5173
5174 /*
5175  * early_calculate_totalpages()
5176  * Sum pages in active regions for movable zone.
5177  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5178  */
5179 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5180 {
5181         unsigned long totalpages = 0;
5182         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5183         int i, nid;
5184
5185         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5186                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5187
5188                 totalpages += pages;
5189                 if (pages)
5190                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5191         }
5192         return totalpages;
5193 }
5194
5195 /*
5196  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5197  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5198  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5199  * others
5200  */
5201 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5202 {
5203         int i, nid;
5204         unsigned long usable_startpfn;
5205         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5206         /* save the state before borrow the nodemask */
5207         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5208         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5209         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5210         struct memblock_region *r;
5211
5212         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5213         find_usable_zone_for_movable();
5214
5215         /*
5216          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5217          * options.
5218          */
5219         if (movable_node_is_enabled()) {
5220                 for_each_memblock(memory, r) {
5221                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5222                                 continue;
5223
5224                         nid = r->nid;
5225
5226                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5227                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5228                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5229                                 usable_startpfn;
5230                 }
5231
5232                 goto out2;
5233         }
5234
5235         /*
5236          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5237          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5238          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5239          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5240          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5241          * what movablecore would have allowed.
5242          */
5243         if (required_movablecore) {
5244                 unsigned long corepages;
5245
5246                 /*
5247                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5248                  * was requested by the user
5249                  */
5250                 required_movablecore =
5251                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5252                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5253
5254                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5255         }
5256
5257         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5258         if (!required_kernelcore)
5259                 goto out;
5260
5261         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5262         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5263
5264 restart:
5265         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5266         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5267         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5268                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5269
5270                 /*
5271                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5272                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5273                  * amount of memory for the kernel
5274                  */
5275                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5276                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5277
5278                 /*
5279                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5280                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5281                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5282                  */
5283                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5284
5285                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5286                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5287                         unsigned long size_pages;
5288
5289                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5290                         if (start_pfn >= end_pfn)
5291                                 continue;
5292
5293                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5294                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5295                                 unsigned long kernel_pages;
5296                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5297                                                                 - start_pfn;
5298
5299                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5300                                                         kernelcore_remaining);
5301                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5302                                                         required_kernelcore);
5303
5304                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5305                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5306
5307                                         /*
5308                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5309                                          * that if we have to rebalance
5310                                          * kernelcore across nodes, we will
5311                                          * not double account here
5312                                          */
5313                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5314                                         continue;
5315                                 }
5316                                 start_pfn = usable_startpfn;
5317                         }
5318
5319                         /*
5320                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5321                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5322                          * number of pages used as kernelcore
5323                          */
5324                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5325                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5326                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5327                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5328
5329                         /*
5330                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5331                          * break if the kernelcore for this node has been
5332                          * satisfied
5333                          */
5334                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5335                                                                 size_pages);
5336                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5337                         if (!kernelcore_remaining)
5338                                 break;
5339                 }
5340         }
5341
5342         /*
5343          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5344          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5345          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5346          * satisfied
5347          */
5348         usable_nodes--;
5349         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5350                 goto restart;
5351
5352 out2:
5353         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5354         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5355                 zone_movable_pfn[nid] =
5356                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5357
5358 out:
5359         /* restore the node_state */
5360         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5361 }
5362
5363 /* Any regular or high memory on that node ? */
5364 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5365 {
5366         enum zone_type zone_type;
5367
5368         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5369                 return;
5370
5371         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5372                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5373                 if (populated_zone(zone)) {
5374                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5375                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5376                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5377                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5378                         break;
5379                 }
5380         }
5381 }
5382
5383 /**
5384  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5385  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5386  *
5387  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5388  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5389  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5390  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5391  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5392  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5393  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5394  * at arch_max_dma_pfn.
5395  */
5396 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5397 {
5398         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5399         int i, nid;
5400
5401         /* Record where the zone boundaries are */
5402         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5403                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5404         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5405                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5406         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5407         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5408         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5409                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5410                         continue;
5411                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5412                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5413                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5414                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5415         }
5416         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5417         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5418
5419         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5420         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5421         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5422
5423         /* Print out the zone ranges */
5424         pr_info("Zone ranges:\n");
5425         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5426                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5427                         continue;
5428                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5429                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5430                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5431                         pr_cont("empty\n");
5432                 else
5433                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5434                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5435                                         << PAGE_SHIFT,
5436                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5437                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5438         }
5439
5440         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5441         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5442         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5443                 if (zone_movable_pfn[i])
5444                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5445                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5446         }
5447
5448         /* Print out the early node map */
5449         pr_info("Early memory node ranges\n");
5450         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5451                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5452                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5453                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5454
5455         /* Initialise every node */
5456         mminit_verify_pageflags_layout();
5457         setup_nr_node_ids();
5458         for_each_online_node(nid) {
5459                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5460                 free_area_init_node(nid, NULL,
5461                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5462
5463                 /* Any memory on that node */
5464                 if (pgdat->node_present_pages)
5465                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5466                 check_for_memory(pgdat, nid);
5467         }
5468 }
5469
5470 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5471 {
5472         unsigned long long coremem;
5473         if (!p)
5474                 return -EINVAL;
5475
5476         coremem = memparse(p, &p);
5477         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5478
5479         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5480         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5481
5482         return 0;
5483 }
5484
5485 /*
5486  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5487  * cannot be reclaimed or migrated.
5488  */
5489 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5490 {
5491         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5492 }
5493
5494 /*
5495  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5496  * can be reclaimed or migrated.
5497  */
5498 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5499 {
5500         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5501 }
5502
5503 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5504 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5505
5506 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5507
5508 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5509 {
5510         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5511         page_zone(page)->managed_pages += count;
5512         totalram_pages += count;
5513 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5514         if (PageHighMem(page))
5515                 totalhigh_pages += count;
5516 #endif
5517         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5518 }
5519 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5520
5521 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5522 {
5523         void *pos;
5524         unsigned long pages = 0;
5525
5526         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5527         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5528         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5529                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5530                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5531                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5532         }
5533
5534         if (pages && s)
5535                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5536                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5537
5538         return pages;
5539 }
5540 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5541
5542 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5543 void free_highmem_page(struct page *page)
5544 {
5545         __free_reserved_page(page);
5546         totalram_pages++;
5547         page_zone(page)->managed_pages++;
5548         totalhigh_pages++;
5549 }
5550 #endif
5551
5552
5553 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5554 {
5555         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5556         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5557
5558         physpages = get_num_physpages();
5559         codesize = _etext - _stext;
5560         datasize = _edata - _sdata;
5561         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5562         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5563         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5564         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5565
5566         /*
5567          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5568          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5569          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5570          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5571          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5572          */
5573 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5574         do { \
5575                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5576                         size -= adj; \
5577         } while (0)
5578
5579         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5580                      _sinittext, init_code_size);
5581         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5582         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5583         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5584         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5585
5586 #undef  adj_init_size
5587
5588         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5589                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5590                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5591 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5592                ", %luK highmem"
5593 #endif
5594                "%s%s)\n",
5595                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5596                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5597                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5598                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5599                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5600 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5601                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5602 #endif
5603                str ? ", " : "", str ? str : "");
5604 }
5605
5606 /**
5607  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5608  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5609  *
5610  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5611  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5612  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5613  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5614  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5615  * smaller per-cpu batchsize.
5616  */
5617 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5618 {
5619         dma_reserve = new_dma_reserve;
5620 }
5621
5622 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5623 {
5624         free_area_init_node(0, zones_size,
5625                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5626 }
5627
5628 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5629                                  unsigned long action, void *hcpu)
5630 {
5631         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5632
5633         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5634                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5635                 drain_pages(cpu);
5636
5637                 /*
5638                  * Spill the event counters of the dead processor
5639                  * into the current processors event counters.
5640                  * This artificially elevates the count of the current
5641                  * processor.
5642                  */
5643                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5644
5645                 /*
5646                  * Zero the differential counters of the dead processor
5647                  * so that the vm statistics are consistent.
5648                  *
5649                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5650                  * race with what we are doing.
5651                  */
5652                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5653         }
5654         return NOTIFY_OK;
5655 }
5656
5657 void __init page_alloc_init(void)
5658 {
5659         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5660 }
5661
5662 /*
5663  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5664  *      or min_free_kbytes changes.
5665  */
5666 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5667 {
5668         struct pglist_data *pgdat;
5669         unsigned long reserve_pages = 0;
5670         enum zone_type i, j;
5671
5672         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5673                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5674                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5675                         long max = 0;
5676
5677                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5678                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5679                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5680                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5681                         }
5682
5683                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5684                         max += high_wmark_pages(zone);
5685
5686                         if (max > zone->managed_pages)
5687                                 max = zone->managed_pages;
5688                         reserve_pages += max;
5689                         /*
5690                          * Lowmem reserves are not available to
5691                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5692                          * kswapd tries to balance zones to their high
5693                          * watermark.  As a result, neither should be
5694                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5695                          * situation where reclaim has to clean pages
5696                          * in order to balance the zones.
5697                          */
5698                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5699                 }
5700         }
5701         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5702         totalreserve_pages = reserve_pages;
5703 }
5704
5705 /*
5706  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5707  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5708  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5709  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5710  */
5711 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5712 {
5713         struct pglist_data *pgdat;
5714         enum zone_type j, idx;
5715
5716         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5717                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5718                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5719                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5720
5721                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5722
5723                         idx = j;
5724                         while (idx) {
5725                                 struct zone *lower_zone;
5726
5727                                 idx--;
5728
5729                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5730                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5731
5732                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5733                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5734                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5735                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5736                         }
5737                 }
5738         }
5739
5740         /* update totalreserve_pages */
5741         calculate_totalreserve_pages();
5742 }
5743
5744 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5745 {
5746         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5747         unsigned long lowmem_pages = 0;
5748         struct zone *zone;
5749         unsigned long flags;
5750
5751         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5752         for_each_zone(zone) {
5753                 if (!is_highmem(zone))
5754                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5755         }
5756
5757         for_each_zone(zone) {
5758                 u64 tmp;
5759
5760                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5761                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5762                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5763                 if (is_highmem(zone)) {
5764                         /*
5765                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5766                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5767                          * value here.
5768                          *
5769                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5770                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5771                          * not be capped for highmem.
5772                          */
5773                         unsigned long min_pages;
5774
5775                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5776                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5777                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5778                 } else {
5779                         /*
5780                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5781                          * proportionate to the zone's size.
5782                          */
5783                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5784                 }
5785
5786                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5787                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5788
5789                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5790                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5791                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5792
5793                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5794                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5795         }
5796
5797         /* update totalreserve_pages */
5798         calculate_totalreserve_pages();
5799 }
5800
5801 /**
5802  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5803  * or when memory is hot-{added|removed}
5804  *
5805  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5806  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5807  */
5808 void setup_per_zone_wmarks(void)
5809 {
5810         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5811         __setup_per_zone_wmarks();
5812         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5813 }
5814
5815 /*
5816  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5817  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5818  * to be referenced again before it is swapped out.
5819  *
5820  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5821  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5822  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5823  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5824  *
5825  * total     target    max
5826  * memory    ratio     inactive anon
5827  * -------------------------------------
5828  *   10MB       1         5MB
5829  *  100MB       1        50MB
5830  *    1GB       3       250MB
5831  *   10GB      10       0.9GB
5832  *  100GB      31         3GB
5833  *    1TB     101        10GB
5834  *   10TB     320        32GB
5835  */
5836 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5837 {
5838         unsigned int gb, ratio;
5839
5840         /* Zone size in gigabytes */
5841         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5842         if (gb)
5843                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5844         else
5845                 ratio = 1;
5846
5847         zone->inactive_ratio = ratio;
5848 }
5849
5850 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5851 {
5852         struct zone *zone;
5853
5854         for_each_zone(zone)
5855                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5856 }
5857
5858 /*
5859  * Initialise min_free_kbytes.
5860  *
5861  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5862  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5863  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5864  *
5865  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5866  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5867  *
5868  * which yields
5869  *
5870  * 16MB:        512k
5871  * 32MB:        724k
5872  * 64MB:        1024k
5873  * 128MB:       1448k
5874  * 256MB:       2048k
5875  * 512MB:       2896k
5876  * 1024MB:      4096k
5877  * 2048MB:      5792k
5878  * 4096MB:      8192k
5879  * 8192MB:      11584k
5880  * 16384MB:     16384k
5881  */
5882 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5883 {
5884         unsigned long lowmem_kbytes;
5885         int new_min_free_kbytes;
5886
5887         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5888         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5889
5890         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5891                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5892                 if (min_free_kbytes < 128)
5893                         min_free_kbytes = 128;
5894                 if (min_free_kbytes > 65536)
5895                         min_free_kbytes = 65536;
5896         } else {
5897                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5898                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5899         }
5900         setup_per_zone_wmarks();
5901         refresh_zone_stat_thresholds();
5902         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5903         setup_per_zone_inactive_ratio();
5904         return 0;
5905 }
5906 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5907
5908 /*
5909  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5910  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5911  *      changes.
5912  */
5913 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5914         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5915 {
5916         int rc;
5917
5918         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5919         if (rc)
5920                 return rc;
5921
5922         if (write) {
5923                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5924                 setup_per_zone_wmarks();
5925         }
5926         return 0;
5927 }
5928
5929 #ifdef CONFIG_NUMA
5930 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5931         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5932 {
5933         struct zone *zone;
5934         int rc;
5935
5936         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5937         if (rc)
5938                 return rc;
5939
5940         for_each_zone(zone)
5941                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5942                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5943         return 0;
5944 }
5945
5946 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5947         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5948 {
5949         struct zone *zone;
5950         int rc;
5951
5952         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5953         if (rc)
5954                 return rc;
5955
5956         for_each_zone(zone)
5957                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5958                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5959         return 0;
5960 }
5961 #endif
5962
5963 /*
5964  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5965  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5966  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5967  *
5968  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5969  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5970  * if in function of the boot time zone sizes.
5971  */
5972 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5973         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5974 {
5975         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5976         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5977         return 0;
5978 }
5979
5980 /*
5981  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5982  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5983  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5984  */
5985 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5986         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5987 {
5988         struct zone *zone;
5989         int old_percpu_pagelist_fraction;
5990         int ret;
5991
5992         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5993         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5994
5995         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5996         if (!write || ret < 0)
5997                 goto out;
5998
5999         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6000         if (percpu_pagelist_fraction &&
6001             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6002                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6003                 ret = -EINVAL;
6004                 goto out;
6005         }
6006
6007         /* No change? */
6008         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6009                 goto out;
6010
6011         for_each_populated_zone(zone) {
6012                 unsigned int cpu;
6013
6014                 for_each_possible_cpu(cpu)
6015                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6016                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6017         }
6018 out:
6019         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6020         return ret;
6021 }
6022
6023 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6024
6025 #ifdef CONFIG_NUMA
6026 static int __init set_hashdist(char *str)
6027 {
6028         if (!str)
6029                 return 0;
6030         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6031         return 1;
6032 }
6033 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6034 #endif
6035
6036 /*
6037  * allocate a large system hash table from bootmem
6038  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6039  *   quantity of entries
6040  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6041  */
6042 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6043                                      unsigned long bucketsize,
6044                                      unsigned long numentries,
6045                                      int scale,
6046                                      int flags,
6047                                      unsigned int *_hash_shift,
6048                                      unsigned int *_hash_mask,
6049                                      unsigned long low_limit,
6050                                      unsigned long high_limit)
6051 {
6052         unsigned long long max = high_limit;
6053         unsigned long log2qty, size;
6054         void *table = NULL;
6055
6056         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6057         if (!numentries) {
6058                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6059                 numentries = nr_kernel_pages;
6060
6061                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6062                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6063                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6064
6065                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6066                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6067                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6068                 else
6069                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6070
6071                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6072                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6073                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6074                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6075                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6076                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6077                                 BUG_ON(!numentries);
6078                         }
6079                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6080                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6081         }
6082         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6083
6084         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6085         if (max == 0) {
6086                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6087                 do_div(max, bucketsize);
6088         }
6089         max = min(max, 0x80000000ULL);
6090
6091         if (numentries < low_limit)
6092                 numentries = low_limit;
6093         if (numentries > max)
6094                 numentries = max;
6095
6096         log2qty = ilog2(numentries);
6097
6098         do {
6099                 size = bucketsize << log2qty;
6100                 if (flags & HASH_EARLY)
6101                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6102                 else if (hashdist)
6103                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6104                 else {
6105                         /*
6106                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6107                          * some pages at the end of hash table which
6108                          * alloc_pages_exact() automatically does
6109                          */
6110                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6111                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6112                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6113                         }
6114                 }
6115         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6116
6117         if (!table)
6118                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6119
6120         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6121                tablename,
6122                (1UL << log2qty),
6123                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6124                size);
6125
6126         if (_hash_shift)
6127                 *_hash_shift = log2qty;
6128         if (_hash_mask)
6129                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6130
6131         return table;
6132 }
6133
6134 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6135 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6136                                                         unsigned long pfn)
6137 {
6138 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6139         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6140 #else
6141         return zone->pageblock_flags;
6142 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6143 }
6144
6145 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6146 {
6147 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6148         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6149         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6150 #else
6151         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6152         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6153 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6154 }
6155
6156 /**
6157  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6158  * @page: The page within the block of interest
6159  * @pfn: The target page frame number
6160  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6161  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6162  *
6163  * Return: pageblock_bits flags
6164  */
6165 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6166                                         unsigned long end_bitidx,
6167                                         unsigned long mask)
6168 {
6169         struct zone *zone;
6170         unsigned long *bitmap;
6171         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6172         unsigned long word;
6173
6174         zone = page_zone(page);
6175         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6176         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6177         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6178         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6179
6180         word = bitmap[word_bitidx];
6181         bitidx += end_bitidx;
6182         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6183 }
6184
6185 /**
6186  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6187  * @page: The page within the block of interest
6188  * @flags: The flags to set
6189  * @pfn: The target page frame number
6190  * @end_bitidx: The last bit of interest
6191  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6192  */
6193 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6194                                         unsigned long pfn,
6195                                         unsigned long end_bitidx,
6196                                         unsigned long mask)
6197 {
6198         struct zone *zone;
6199         unsigned long *bitmap;
6200         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6201         unsigned long old_word, word;
6202
6203         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6204
6205         zone = page_zone(page);
6206         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6207         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6208         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6209         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6210
6211         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6212
6213         bitidx += end_bitidx;
6214         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6215         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6216
6217         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6218         for (;;) {
6219                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6220                 if (word == old_word)
6221                         break;
6222                 word = old_word;
6223         }
6224 }
6225
6226 /*
6227  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6228  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6229  *
6230  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6231  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6232  * expect this function should be exact.
6233  */
6234 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6235                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6236 {
6237         unsigned long pfn, iter, found;
6238         int mt;
6239
6240         /*
6241          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6242          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6243          */
6244         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6245                 return false;
6246         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6247         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6248                 return false;
6249
6250         pfn = page_to_pfn(page);
6251         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6252                 unsigned long check = pfn + iter;
6253
6254                 if (!pfn_valid_within(check))
6255                         continue;
6256
6257                 page = pfn_to_page(check);
6258
6259                 /*
6260                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6261                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6262                  * handle each tail page individually in migration.
6263                  */
6264                 if (PageHuge(page)) {
6265                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6266                         continue;
6267                 }
6268
6269                 /*
6270                  * We can't use page_count without pin a page
6271                  * because another CPU can free compound page.
6272                  * This check already skips compound tails of THP
6273                  * because their page->_count is zero at all time.
6274                  */
6275                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6276                         if (PageBuddy(page))
6277                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6278                         continue;
6279                 }
6280
6281                 /*
6282                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6283                  * page_count() is not 0.
6284                  */
6285                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6286                         continue;
6287
6288                 if (!PageLRU(page))
6289                         found++;
6290                 /*
6291                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6292                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6293                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6294                  */
6295                 /*
6296                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6297                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6298                  *
6299                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6300                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6301                  * page at boot.
6302                  */
6303                 if (found > count)
6304                         return true;
6305         }
6306         return false;
6307 }
6308
6309 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6310 {
6311         struct zone *zone;
6312         unsigned long pfn;
6313
6314         /*
6315          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6316          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6317          * the zone but still within the section.
6318          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6319          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6320          */
6321         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6322                 return false;
6323
6324         zone = page_zone(page);
6325         pfn = page_to_pfn(page);
6326         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6327                 return false;
6328
6329         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6330 }
6331
6332 #ifdef CONFIG_CMA
6333
6334 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6335 {
6336         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6337                              pageblock_nr_pages) - 1);
6338 }
6339
6340 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6341 {
6342         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6343                                 pageblock_nr_pages));
6344 }
6345
6346 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6347 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6348                                         unsigned long start, unsigned long end)
6349 {
6350         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6351         unsigned long nr_reclaimed;
6352         unsigned long pfn = start;
6353         unsigned int tries = 0;
6354         int ret = 0;
6355
6356         migrate_prep();
6357
6358         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6359                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6360                         ret = -EINTR;
6361                         break;
6362                 }
6363
6364                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6365                         cc->nr_migratepages = 0;
6366                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6367                         if (!pfn) {
6368                                 ret = -EINTR;
6369                                 break;
6370                         }
6371                         tries = 0;
6372                 } else if (++tries == 5) {
6373                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6374                         break;
6375                 }
6376
6377                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6378                                                         &cc->migratepages);
6379                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6380
6381                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6382                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6383         }
6384         if (ret < 0) {
6385                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6386                 return ret;
6387         }
6388         return 0;
6389 }
6390
6391 /**
6392  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6393  * @start:      start PFN to allocate
6394  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6395  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6396  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6397  *                      in range must have the same migratetype and it must
6398  *                      be either of the two.
6399  *
6400  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6401  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6402  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6403  * pages fall in.
6404  *
6405  * The PFN range must belong to a single zone.
6406  *
6407  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6408  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6409  * need to be freed with free_contig_range().
6410  */
6411 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6412                        unsigned migratetype)
6413 {
6414         unsigned long outer_start, outer_end;
6415         int ret = 0, order;
6416
6417         struct compact_control cc = {
6418                 .nr_migratepages = 0,
6419                 .order = -1,
6420                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6421                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6422                 .ignore_skip_hint = true,
6423         };
6424         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6425
6426         /*
6427          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6428          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6429          * have different sizes, and due to the way page allocator
6430          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6431          * that page allocator won't try to merge buddies from
6432          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6433          * other migration type.
6434          *
6435          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6436          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6437          * we are interested in).  This will put all the pages in
6438          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6439          *
6440          * When this is done, we take the pages in range from page
6441          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6442          * page allocator will never consider using them.
6443          *
6444          * This lets us mark the pageblocks back as
6445          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6446          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6447          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6448          */
6449
6450         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6451                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6452                                        false);
6453         if (ret)
6454                 return ret;
6455
6456         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6457         if (ret)
6458                 goto done;
6459
6460         /*
6461          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6462          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6463          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6464          * What we are going to do is to allocate all pages from
6465          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6466          *
6467          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6468          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6469          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6470          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6471          * once this is done free the pages we are not interested in.
6472          *
6473          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6474          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6475          */
6476
6477         lru_add_drain_all();
6478         drain_all_pages(cc.zone);
6479
6480         order = 0;
6481         outer_start = start;
6482         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6483                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6484                         ret = -EBUSY;
6485                         goto done;
6486                 }
6487                 outer_start &= ~0UL << order;
6488         }
6489
6490         /* Make sure the range is really isolated. */
6491         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6492                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6493                         __func__, outer_start, end);
6494                 ret = -EBUSY;
6495                 goto done;
6496         }
6497
6498         /* Grab isolated pages from freelists. */
6499         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6500         if (!outer_end) {
6501                 ret = -EBUSY;
6502                 goto done;
6503         }
6504
6505         /* Free head and tail (if any) */
6506         if (start != outer_start)
6507                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6508         if (end != outer_end)
6509                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6510
6511 done:
6512         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6513                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6514         return ret;
6515 }
6516
6517 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6518 {
6519         unsigned int count = 0;
6520
6521         for (; nr_pages--; pfn++) {
6522                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6523
6524                 count += page_count(page) != 1;
6525                 __free_page(page);
6526         }
6527         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6528 }
6529 #endif
6530
6531 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6532 /*
6533  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6534  * page high values need to be recalulated.
6535  */
6536 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6537 {
6538         unsigned cpu;
6539         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6540         for_each_possible_cpu(cpu)
6541                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6542                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6543         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6544 }
6545 #endif
6546
6547 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6548 {
6549         unsigned long flags;
6550         int cpu;
6551         struct per_cpu_pageset *pset;
6552
6553         /* avoid races with drain_pages()  */
6554         local_irq_save(flags);
6555         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6556                 for_each_online_cpu(cpu) {
6557                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6558                         drain_zonestat(zone, pset);
6559                 }
6560                 free_percpu(zone->pageset);
6561                 zone->pageset = &boot_pageset;
6562         }
6563         local_irq_restore(flags);
6564 }
6565
6566 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6567 /*
6568  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6569  */
6570 void
6571 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6572 {
6573         struct page *page;
6574         struct zone *zone;
6575         unsigned int order, i;
6576         unsigned long pfn;
6577         unsigned long flags;
6578         /* find the first valid pfn */
6579         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6580                 if (pfn_valid(pfn))
6581                         break;
6582         if (pfn == end_pfn)
6583                 return;
6584         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6585         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6586         pfn = start_pfn;
6587         while (pfn < end_pfn) {
6588                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6589                         pfn++;
6590                         continue;
6591                 }
6592                 page = pfn_to_page(pfn);
6593                 /*
6594                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6595                  * page_count() is not 0.
6596                  */
6597                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6598                         pfn++;
6599                         SetPageReserved(page);
6600                         continue;
6601                 }
6602
6603                 BUG_ON(page_count(page));
6604                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6605                 order = page_order(page);
6606 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6607                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6608                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6609 #endif
6610                 list_del(&page->lru);
6611                 rmv_page_order(page);
6612                 zone->free_area[order].nr_free--;
6613                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6614                         SetPageReserved((page+i));
6615                 pfn += (1 << order);
6616         }
6617         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6618 }
6619 #endif
6620
6621 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6622 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6623 {
6624         struct zone *zone = page_zone(page);
6625         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6626         unsigned long flags;
6627         unsigned int order;
6628
6629         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6630         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6631                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6632
6633                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6634                         break;
6635         }
6636         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6637
6638         return order < MAX_ORDER;
6639 }
6640 #endif