mm/page_alloc: move freepage counting logic to __free_one_page()
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page-debug-flags.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428
429 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
430 {
431         unsigned long res;
432
433         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
434                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
435                 return 0;
436         }
437         _debug_guardpage_minorder = res;
438         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
439         return 0;
440 }
441 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
442
443 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
444 {
445         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
446 }
447
448 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
449 {
450         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
451 }
452 #else
453 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
454 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
455 #endif
456
457 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
458 {
459         set_page_private(page, order);
460         __SetPageBuddy(page);
461 }
462
463 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
464 {
465         __ClearPageBuddy(page);
466         set_page_private(page, 0);
467 }
468
469 /*
470  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
471  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
472  *
473  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
474  * the following equation:
475  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
476  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
477  * 1 buddy is #10:
478  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
479  *
480  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
481  * satisfies the following equation:
482  *     P = B & ~(1 << O)
483  *
484  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
485  */
486 static inline unsigned long
487 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
488 {
489         return page_idx ^ (1 << order);
490 }
491
492 /*
493  * This function checks whether a page is free && is the buddy
494  * we can do coalesce a page and its buddy if
495  * (a) the buddy is not in a hole &&
496  * (b) the buddy is in the buddy system &&
497  * (c) a page and its buddy have the same order &&
498  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
499  *
500  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
501  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
502  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
503  * serialized by zone->lock.
504  *
505  * For recording page's order, we use page_private(page).
506  */
507 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
508                                                         unsigned int order)
509 {
510         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
511                 return 0;
512
513         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
515
516                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
517                         return 0;
518
519                 return 1;
520         }
521
522         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
523                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
524
525                 /*
526                  * zone check is done late to avoid uselessly
527                  * calculating zone/node ids for pages that could
528                  * never merge.
529                  */
530                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
531                         return 0;
532
533                 return 1;
534         }
535         return 0;
536 }
537
538 /*
539  * Freeing function for a buddy system allocator.
540  *
541  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
542  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
543  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
544  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
545  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
546  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
547  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
548  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
549  * parts of the VM system.
550  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
551  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
552  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
553  * field.
554  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
555  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
556  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
557  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
558  * triggers coalescing into a block of larger size.
559  *
560  * -- nyc
561  */
562
563 static inline void __free_one_page(struct page *page,
564                 unsigned long pfn,
565                 struct zone *zone, unsigned int order,
566                 int migratetype)
567 {
568         unsigned long page_idx;
569         unsigned long combined_idx;
570         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
571         struct page *buddy;
572
573         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
574
575         if (unlikely(PageCompound(page)))
576                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
577                         return;
578
579         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
580         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
581                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
582
583         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
584
585         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
586         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
587
588         while (order < MAX_ORDER-1) {
589                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
590                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
591                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
592                         break;
593                 /*
594                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
595                  * merge with it and move up one order.
596                  */
597                 if (page_is_guard(buddy)) {
598                         clear_page_guard_flag(buddy);
599                         set_page_private(page, 0);
600                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
601                                                   migratetype);
602                 } else {
603                         list_del(&buddy->lru);
604                         zone->free_area[order].nr_free--;
605                         rmv_page_order(buddy);
606                 }
607                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
608                 page = page + (combined_idx - page_idx);
609                 page_idx = combined_idx;
610                 order++;
611         }
612         set_page_order(page, order);
613
614         /*
615          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
616          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
617          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
618          * that is happening, add the free page to the tail of the list
619          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
620          * as a higher order page
621          */
622         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
623                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
624                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
625                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
626                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
627                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
628                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
629                         list_add_tail(&page->lru,
630                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
631                         goto out;
632                 }
633         }
634
635         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
636 out:
637         zone->free_area[order].nr_free++;
638 }
639
640 static inline int free_pages_check(struct page *page)
641 {
642         const char *bad_reason = NULL;
643         unsigned long bad_flags = 0;
644
645         if (unlikely(page_mapcount(page)))
646                 bad_reason = "nonzero mapcount";
647         if (unlikely(page->mapping != NULL))
648                 bad_reason = "non-NULL mapping";
649         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
650                 bad_reason = "nonzero _count";
651         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
652                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
653                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
654         }
655         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
656                 bad_reason = "cgroup check failed";
657         if (unlikely(bad_reason)) {
658                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
659                 return 1;
660         }
661         page_cpupid_reset_last(page);
662         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
663                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
664         return 0;
665 }
666
667 /*
668  * Frees a number of pages from the PCP lists
669  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
670  * count is the number of pages to free.
671  *
672  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
673  * see if this freeing clears that state.
674  *
675  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
676  * pinned" detection logic.
677  */
678 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
679                                         struct per_cpu_pages *pcp)
680 {
681         int migratetype = 0;
682         int batch_free = 0;
683         int to_free = count;
684         unsigned long nr_scanned;
685
686         spin_lock(&zone->lock);
687         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
688         if (nr_scanned)
689                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
690
691         while (to_free) {
692                 struct page *page;
693                 struct list_head *list;
694
695                 /*
696                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
697                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
698                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
699                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
700                  * lists
701                  */
702                 do {
703                         batch_free++;
704                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
705                                 migratetype = 0;
706                         list = &pcp->lists[migratetype];
707                 } while (list_empty(list));
708
709                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
710                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
711                         batch_free = to_free;
712
713                 do {
714                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
715
716                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
717                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
718                         list_del(&page->lru);
719                         mt = get_freepage_migratetype(page);
720                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
721                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
722
723                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
724                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
725                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
726                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
727         }
728         spin_unlock(&zone->lock);
729 }
730
731 static void free_one_page(struct zone *zone,
732                                 struct page *page, unsigned long pfn,
733                                 unsigned int order,
734                                 int migratetype)
735 {
736         unsigned long nr_scanned;
737         spin_lock(&zone->lock);
738         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
739         if (nr_scanned)
740                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
741
742         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
743                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
744                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
745         }
746         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
747         spin_unlock(&zone->lock);
748 }
749
750 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
751 {
752         int i;
753         int bad = 0;
754
755         trace_mm_page_free(page, order);
756         kmemcheck_free_shadow(page, order);
757
758         if (PageAnon(page))
759                 page->mapping = NULL;
760         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
761                 bad += free_pages_check(page + i);
762         if (bad)
763                 return false;
764
765         if (!PageHighMem(page)) {
766                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
767                                            PAGE_SIZE << order);
768                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
769                                            PAGE_SIZE << order);
770         }
771         arch_free_page(page, order);
772         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
773
774         return true;
775 }
776
777 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
778 {
779         unsigned long flags;
780         int migratetype;
781         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
782
783         if (!free_pages_prepare(page, order))
784                 return;
785
786         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
787         local_irq_save(flags);
788         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
789         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
790         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
791         local_irq_restore(flags);
792 }
793
794 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
795 {
796         unsigned int nr_pages = 1 << order;
797         struct page *p = page;
798         unsigned int loop;
799
800         prefetchw(p);
801         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
802                 prefetchw(p + 1);
803                 __ClearPageReserved(p);
804                 set_page_count(p, 0);
805         }
806         __ClearPageReserved(p);
807         set_page_count(p, 0);
808
809         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
810         set_page_refcounted(page);
811         __free_pages(page, order);
812 }
813
814 #ifdef CONFIG_CMA
815 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
816 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
817 {
818         unsigned i = pageblock_nr_pages;
819         struct page *p = page;
820
821         do {
822                 __ClearPageReserved(p);
823                 set_page_count(p, 0);
824         } while (++p, --i);
825
826         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
827
828         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
829                 i = pageblock_nr_pages;
830                 p = page;
831                 do {
832                         set_page_refcounted(p);
833                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
834                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
835                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
836         } else {
837                 set_page_refcounted(page);
838                 __free_pages(page, pageblock_order);
839         }
840
841         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
842 }
843 #endif
844
845 /*
846  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
847  * Please do not alter this order without good reasons and regression
848  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
849  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
850  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
851  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
852  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
853  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
854  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
855  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
856  *
857  * -- nyc
858  */
859 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
860         int low, int high, struct free_area *area,
861         int migratetype)
862 {
863         unsigned long size = 1 << high;
864
865         while (high > low) {
866                 area--;
867                 high--;
868                 size >>= 1;
869                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
870
871 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
872                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
873                         /*
874                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
875                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
876                          * Corresponding page table entries will not be touched,
877                          * pages will stay not present in virtual address space
878                          */
879                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
880                         set_page_guard_flag(&page[size]);
881                         set_page_private(&page[size], high);
882                         /* Guard pages are not available for any usage */
883                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
884                                                   migratetype);
885                         continue;
886                 }
887 #endif
888                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
889                 area->nr_free++;
890                 set_page_order(&page[size], high);
891         }
892 }
893
894 /*
895  * This page is about to be returned from the page allocator
896  */
897 static inline int check_new_page(struct page *page)
898 {
899         const char *bad_reason = NULL;
900         unsigned long bad_flags = 0;
901
902         if (unlikely(page_mapcount(page)))
903                 bad_reason = "nonzero mapcount";
904         if (unlikely(page->mapping != NULL))
905                 bad_reason = "non-NULL mapping";
906         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
907                 bad_reason = "nonzero _count";
908         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
909                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
910                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
911         }
912         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
913                 bad_reason = "cgroup check failed";
914         if (unlikely(bad_reason)) {
915                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
916                 return 1;
917         }
918         return 0;
919 }
920
921 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
922 {
923         int i;
924
925         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
926                 struct page *p = page + i;
927                 if (unlikely(check_new_page(p)))
928                         return 1;
929         }
930
931         set_page_private(page, 0);
932         set_page_refcounted(page);
933
934         arch_alloc_page(page, order);
935         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
936
937         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
938                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
939
940         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
941                 prep_compound_page(page, order);
942
943         return 0;
944 }
945
946 /*
947  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
948  * the smallest available page from the freelists
949  */
950 static inline
951 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
952                                                 int migratetype)
953 {
954         unsigned int current_order;
955         struct free_area *area;
956         struct page *page;
957
958         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
959         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
960                 area = &(zone->free_area[current_order]);
961                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
962                         continue;
963
964                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
965                                                         struct page, lru);
966                 list_del(&page->lru);
967                 rmv_page_order(page);
968                 area->nr_free--;
969                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 return page;
972         }
973
974         return NULL;
975 }
976
977
978 /*
979  * This array describes the order lists are fallen back to when
980  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
981  */
982 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
983         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
984         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
985 #ifdef CONFIG_CMA
986         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
987         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
988 #else
989         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
990 #endif
991         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
992 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
993         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
994 #endif
995 };
996
997 /*
998  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
999  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1000  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1001  */
1002 int move_freepages(struct zone *zone,
1003                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1004                           int migratetype)
1005 {
1006         struct page *page;
1007         unsigned long order;
1008         int pages_moved = 0;
1009
1010 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1011         /*
1012          * page_zone is not safe to call in this context when
1013          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1014          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1015          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1016          * grouping pages by mobility
1017          */
1018         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1019 #endif
1020
1021         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1022                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1023                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1024
1025                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1026                         page++;
1027                         continue;
1028                 }
1029
1030                 if (!PageBuddy(page)) {
1031                         page++;
1032                         continue;
1033                 }
1034
1035                 order = page_order(page);
1036                 list_move(&page->lru,
1037                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1038                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1039                 page += 1 << order;
1040                 pages_moved += 1 << order;
1041         }
1042
1043         return pages_moved;
1044 }
1045
1046 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1047                                 int migratetype)
1048 {
1049         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1050         struct page *start_page, *end_page;
1051
1052         start_pfn = page_to_pfn(page);
1053         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1054         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1055         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1056         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1057
1058         /* Do not cross zone boundaries */
1059         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1060                 start_page = page;
1061         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1062                 return 0;
1063
1064         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1065 }
1066
1067 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1068                                         int start_order, int migratetype)
1069 {
1070         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1071
1072         while (nr_pageblocks--) {
1073                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1074                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1075         }
1076 }
1077
1078 /*
1079  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1080  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1081  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1082  *
1083  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1084  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1085  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1086  *
1087  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1088  * if it was unchanged).
1089  */
1090 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1091                                   int start_type, int fallback_type)
1092 {
1093         int current_order = page_order(page);
1094
1095         /*
1096          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1097          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1098          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1099          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1100          */
1101         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1102                 return fallback_type;
1103
1104         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1105         if (current_order >= pageblock_order) {
1106                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1107                 return start_type;
1108         }
1109
1110         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1111             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1112             page_group_by_mobility_disabled) {
1113                 int pages;
1114
1115                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1116
1117                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1118                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1119                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1120
1121                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1122                         return start_type;
1123                 }
1124
1125         }
1126
1127         return fallback_type;
1128 }
1129
1130 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1131 static inline struct page *
1132 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1133 {
1134         struct free_area *area;
1135         unsigned int current_order;
1136         struct page *page;
1137         int migratetype, new_type, i;
1138
1139         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1140         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1141                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1142                                 --current_order) {
1143                 for (i = 0;; i++) {
1144                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1145
1146                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1147                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1148                                 break;
1149
1150                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1151                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1152                                 continue;
1153
1154                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1155                                         struct page, lru);
1156                         area->nr_free--;
1157
1158                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1159                                                           start_migratetype,
1160                                                           migratetype);
1161
1162                         /* Remove the page from the freelists */
1163                         list_del(&page->lru);
1164                         rmv_page_order(page);
1165
1166                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1167                                new_type);
1168                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1169                          * migratetype depending on the decisions in
1170                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1171                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1172                          */
1173                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1174
1175                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1176                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1177
1178                         return page;
1179                 }
1180         }
1181
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 /*
1186  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1187  * Call me with the zone->lock already held.
1188  */
1189 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1190                                                 int migratetype)
1191 {
1192         struct page *page;
1193
1194 retry_reserve:
1195         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1196
1197         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1198                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1199
1200                 /*
1201                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1202                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1203                  * and we want just one call site
1204                  */
1205                 if (!page) {
1206                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1207                         goto retry_reserve;
1208                 }
1209         }
1210
1211         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1212         return page;
1213 }
1214
1215 /*
1216  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1217  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1218  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1219  */
1220 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1221                         unsigned long count, struct list_head *list,
1222                         int migratetype, bool cold)
1223 {
1224         int i;
1225
1226         spin_lock(&zone->lock);
1227         for (i = 0; i < count; ++i) {
1228                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1229                 if (unlikely(page == NULL))
1230                         break;
1231
1232                 /*
1233                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1234                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1235                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1236                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1237                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1238                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1239                  * properly.
1240                  */
1241                 if (likely(!cold))
1242                         list_add(&page->lru, list);
1243                 else
1244                         list_add_tail(&page->lru, list);
1245                 list = &page->lru;
1246                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1247                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1248                                               -(1 << order));
1249         }
1250         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1251         spin_unlock(&zone->lock);
1252         return i;
1253 }
1254
1255 #ifdef CONFIG_NUMA
1256 /*
1257  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1258  * currently executing processor on remote nodes after they have
1259  * expired.
1260  *
1261  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1262  * a single processor.
1263  */
1264 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1265 {
1266         unsigned long flags;
1267         int to_drain, batch;
1268
1269         local_irq_save(flags);
1270         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1271         to_drain = min(pcp->count, batch);
1272         if (to_drain > 0) {
1273                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1274                 pcp->count -= to_drain;
1275         }
1276         local_irq_restore(flags);
1277 }
1278 #endif
1279
1280 /*
1281  * Drain pages of the indicated processor.
1282  *
1283  * The processor must either be the current processor and the
1284  * thread pinned to the current processor or a processor that
1285  * is not online.
1286  */
1287 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1288 {
1289         unsigned long flags;
1290         struct zone *zone;
1291
1292         for_each_populated_zone(zone) {
1293                 struct per_cpu_pageset *pset;
1294                 struct per_cpu_pages *pcp;
1295
1296                 local_irq_save(flags);
1297                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1298
1299                 pcp = &pset->pcp;
1300                 if (pcp->count) {
1301                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1302                         pcp->count = 0;
1303                 }
1304                 local_irq_restore(flags);
1305         }
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1310  */
1311 void drain_local_pages(void *arg)
1312 {
1313         drain_pages(smp_processor_id());
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1318  *
1319  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1320  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1321  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1322  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1323  * before the call to on_each_cpu_mask().
1324  */
1325 void drain_all_pages(void)
1326 {
1327         int cpu;
1328         struct per_cpu_pageset *pcp;
1329         struct zone *zone;
1330
1331         /*
1332          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1333          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1334          */
1335         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1336
1337         /*
1338          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1339          * as offline notification will cause the notified
1340          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1341          * disables preemption as part of its processing
1342          */
1343         for_each_online_cpu(cpu) {
1344                 bool has_pcps = false;
1345                 for_each_populated_zone(zone) {
1346                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1347                         if (pcp->pcp.count) {
1348                                 has_pcps = true;
1349                                 break;
1350                         }
1351                 }
1352                 if (has_pcps)
1353                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1354                 else
1355                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1356         }
1357         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1358 }
1359
1360 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1361
1362 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1363 {
1364         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1365         unsigned long flags;
1366         unsigned int order, t;
1367         struct list_head *curr;
1368
1369         if (zone_is_empty(zone))
1370                 return;
1371
1372         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1373
1374         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1375         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1376                 if (pfn_valid(pfn)) {
1377                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1378
1379                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1380                                 swsusp_unset_page_free(page);
1381                 }
1382
1383         for_each_migratetype_order(order, t) {
1384                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1385                         unsigned long i;
1386
1387                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1388                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1389                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1390                 }
1391         }
1392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1393 }
1394 #endif /* CONFIG_PM */
1395
1396 /*
1397  * Free a 0-order page
1398  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1399  */
1400 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1401 {
1402         struct zone *zone = page_zone(page);
1403         struct per_cpu_pages *pcp;
1404         unsigned long flags;
1405         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1406         int migratetype;
1407
1408         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1409                 return;
1410
1411         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1412         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1413         local_irq_save(flags);
1414         __count_vm_event(PGFREE);
1415
1416         /*
1417          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1418          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1419          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1420          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1421          * excessively into the page allocator
1422          */
1423         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1424                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1425                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1426                         goto out;
1427                 }
1428                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1429         }
1430
1431         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1432         if (!cold)
1433                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1434         else
1435                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1436         pcp->count++;
1437         if (pcp->count >= pcp->high) {
1438                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1439                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1440                 pcp->count -= batch;
1441         }
1442
1443 out:
1444         local_irq_restore(flags);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Free a list of 0-order pages
1449  */
1450 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1451 {
1452         struct page *page, *next;
1453
1454         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1455                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1456                 free_hot_cold_page(page, cold);
1457         }
1458 }
1459
1460 /*
1461  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1462  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1463  * Each sub-page must be freed individually.
1464  *
1465  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1466  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1467  */
1468 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1469 {
1470         int i;
1471
1472         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1473         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1474
1475 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1476         /*
1477          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1478          * otherwise free the whole shadow.
1479          */
1480         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1481                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1482 #endif
1483
1484         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1485                 set_page_refcounted(page + i);
1486 }
1487 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1488
1489 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1490 {
1491         unsigned long watermark;
1492         struct zone *zone;
1493         int mt;
1494
1495         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1496
1497         zone = page_zone(page);
1498         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1499
1500         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1501                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1502                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1503                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1504                         return 0;
1505
1506                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1507         }
1508
1509         /* Remove page from free list */
1510         list_del(&page->lru);
1511         zone->free_area[order].nr_free--;
1512         rmv_page_order(page);
1513
1514         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1515         if (order >= pageblock_order - 1) {
1516                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1517                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1518                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1519                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1520                                 set_pageblock_migratetype(page,
1521                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1522                 }
1523         }
1524
1525         return 1UL << order;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1530  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1531  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1532  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1533  * are enabled.
1534  *
1535  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1536  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1537  */
1538 int split_free_page(struct page *page)
1539 {
1540         unsigned int order;
1541         int nr_pages;
1542
1543         order = page_order(page);
1544
1545         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1546         if (!nr_pages)
1547                 return 0;
1548
1549         /* Split into individual pages */
1550         set_page_refcounted(page);
1551         split_page(page, order);
1552         return nr_pages;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1557  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1558  * or two.
1559  */
1560 static inline
1561 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1562                         struct zone *zone, unsigned int order,
1563                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1564 {
1565         unsigned long flags;
1566         struct page *page;
1567         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1568
1569 again:
1570         if (likely(order == 0)) {
1571                 struct per_cpu_pages *pcp;
1572                 struct list_head *list;
1573
1574                 local_irq_save(flags);
1575                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1576                 list = &pcp->lists[migratetype];
1577                 if (list_empty(list)) {
1578                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1579                                         pcp->batch, list,
1580                                         migratetype, cold);
1581                         if (unlikely(list_empty(list)))
1582                                 goto failed;
1583                 }
1584
1585                 if (cold)
1586                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1587                 else
1588                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1589
1590                 list_del(&page->lru);
1591                 pcp->count--;
1592         } else {
1593                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1594                         /*
1595                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1596                          *
1597                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1598                          * properly detect and handle allocation failures.
1599                          *
1600                          * We most definitely don't want callers attempting to
1601                          * allocate greater than order-1 page units with
1602                          * __GFP_NOFAIL.
1603                          */
1604                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1605                 }
1606                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1607                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1608                 spin_unlock(&zone->lock);
1609                 if (!page)
1610                         goto failed;
1611                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1612                                           get_freepage_migratetype(page));
1613         }
1614
1615         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1616         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1617             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1618                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1619
1620         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1621         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1622         local_irq_restore(flags);
1623
1624         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1625         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1626                 goto again;
1627         return page;
1628
1629 failed:
1630         local_irq_restore(flags);
1631         return NULL;
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1635
1636 static struct {
1637         struct fault_attr attr;
1638
1639         u32 ignore_gfp_highmem;
1640         u32 ignore_gfp_wait;
1641         u32 min_order;
1642 } fail_page_alloc = {
1643         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1644         .ignore_gfp_wait = 1,
1645         .ignore_gfp_highmem = 1,
1646         .min_order = 1,
1647 };
1648
1649 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1650 {
1651         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1652 }
1653 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1654
1655 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1656 {
1657         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1658                 return false;
1659         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1660                 return false;
1661         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1662                 return false;
1663         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1664                 return false;
1665
1666         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1667 }
1668
1669 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1670
1671 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1672 {
1673         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1674         struct dentry *dir;
1675
1676         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1677                                         &fail_page_alloc.attr);
1678         if (IS_ERR(dir))
1679                 return PTR_ERR(dir);
1680
1681         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1682                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1683                 goto fail;
1684         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1685                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1686                 goto fail;
1687         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1688                                 &fail_page_alloc.min_order))
1689                 goto fail;
1690
1691         return 0;
1692 fail:
1693         debugfs_remove_recursive(dir);
1694
1695         return -ENOMEM;
1696 }
1697
1698 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1699
1700 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1701
1702 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1703
1704 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1705 {
1706         return false;
1707 }
1708
1709 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1710
1711 /*
1712  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1713  * of the allocation.
1714  */
1715 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1716                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1717                         long free_pages)
1718 {
1719         /* free_pages my go negative - that's OK */
1720         long min = mark;
1721         int o;
1722         long free_cma = 0;
1723
1724         free_pages -= (1 << order) - 1;
1725         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1726                 min -= min / 2;
1727         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1728                 min -= min / 4;
1729 #ifdef CONFIG_CMA
1730         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1731         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1732                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1733 #endif
1734
1735         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1736                 return false;
1737         for (o = 0; o < order; o++) {
1738                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1739                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1740
1741                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1742                 min >>= 1;
1743
1744                 if (free_pages <= min)
1745                         return false;
1746         }
1747         return true;
1748 }
1749
1750 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1751                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1752 {
1753         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1754                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1755 }
1756
1757 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1758                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1759 {
1760         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1761
1762         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1763                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1764
1765         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1766                                                                 free_pages);
1767 }
1768
1769 #ifdef CONFIG_NUMA
1770 /*
1771  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1772  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1773  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1774  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1775  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1776  *
1777  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1778  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1779  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1780  *
1781  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1782  * nothing and returns NULL.
1783  *
1784  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1785  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1786  *
1787  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1788  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1789  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1790  * quickly as we can.
1791  */
1792 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1793 {
1794         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1795         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1796
1797         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1798         if (!zlc)
1799                 return NULL;
1800
1801         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1802                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1803                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1804         }
1805
1806         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1807                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1808                                         &node_states[N_MEMORY];
1809         return allowednodes;
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1814  * if it is worth looking at further for free memory:
1815  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1816  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1817  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1818  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1819  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1820  * else return false (zero) if it is not.
1821  *
1822  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1823  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1824  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1825  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1826  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1827  * into the second scan of the zonelist.
1828  *
1829  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1830  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1831  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1832  * unturned looking for a free page.
1833  */
1834 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1835                                                 nodemask_t *allowednodes)
1836 {
1837         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1838         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1839         int n;                          /* node that zone *z is on */
1840
1841         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1842         if (!zlc)
1843                 return 1;
1844
1845         i = z - zonelist->_zonerefs;
1846         n = zlc->z_to_n[i];
1847
1848         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1849         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1854  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1855  * from that zone don't waste time re-examining it.
1856  */
1857 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1858 {
1859         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1860         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1861
1862         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1863         if (!zlc)
1864                 return;
1865
1866         i = z - zonelist->_zonerefs;
1867
1868         set_bit(i, zlc->fullzones);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1873  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1874  */
1875 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1876 {
1877         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1878
1879         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1880         if (!zlc)
1881                 return;
1882
1883         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1884 }
1885
1886 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1887 {
1888         return local_zone->node == zone->node;
1889 }
1890
1891 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1892 {
1893         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1894                                 RECLAIM_DISTANCE;
1895 }
1896
1897 #else   /* CONFIG_NUMA */
1898
1899 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1900 {
1901         return NULL;
1902 }
1903
1904 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1905                                 nodemask_t *allowednodes)
1906 {
1907         return 1;
1908 }
1909
1910 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1911 {
1912 }
1913
1914 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1915 {
1916 }
1917
1918 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1919 {
1920         return true;
1921 }
1922
1923 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1924 {
1925         return true;
1926 }
1927
1928 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1929
1930 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1931 {
1932         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1933
1934         do {
1935                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1936                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1937                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1938                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1939         } while (zone++ != preferred_zone);
1940 }
1941
1942 /*
1943  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1944  * a page.
1945  */
1946 static struct page *
1947 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1948                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1949                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1950 {
1951         struct zoneref *z;
1952         struct page *page = NULL;
1953         struct zone *zone;
1954         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1955         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1956         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1957         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1958                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1959         int nr_fair_skipped = 0;
1960         bool zonelist_rescan;
1961
1962 zonelist_scan:
1963         zonelist_rescan = false;
1964
1965         /*
1966          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1967          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1968          */
1969         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1970                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1971                 unsigned long mark;
1972
1973                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1974                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1975                                 continue;
1976                 if (cpusets_enabled() &&
1977                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1978                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1979                                 continue;
1980                 /*
1981                  * Distribute pages in proportion to the individual
1982                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1983                  * page was allocated in should have no effect on the
1984                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1985                  */
1986                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1987                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1988                                 break;
1989                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
1990                                 nr_fair_skipped++;
1991                                 continue;
1992                         }
1993                 }
1994                 /*
1995                  * When allocating a page cache page for writing, we
1996                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1997                  * limit, such that no single zone holds more than its
1998                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1999                  * The dirty limits take into account the zone's
2000                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2001                  * should be able to balance it without having to
2002                  * write pages from its LRU list.
2003                  *
2004                  * This may look like it could increase pressure on
2005                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2006                  * before they are full.  But the pages that do spill
2007                  * over are limited as the lower zones are protected
2008                  * by this very same mechanism.  It should not become
2009                  * a practical burden to them.
2010                  *
2011                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2012                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2013                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2014                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2015                  * zones are together not big enough to reach the
2016                  * global limit.  The proper fix for these situations
2017                  * will require awareness of zones in the
2018                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2019                  */
2020                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2021                         continue;
2022
2023                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2024                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2025                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2026                         int ret;
2027
2028                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2029                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2030                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2031                                 goto try_this_zone;
2032
2033                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2034                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2035                                 /*
2036                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2037                                  * and before considering the first zone allowed
2038                                  * by the cpuset.
2039                                  */
2040                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2041                                 zlc_active = 1;
2042                                 did_zlc_setup = 1;
2043                         }
2044
2045                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2046                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2047                                 goto this_zone_full;
2048
2049                         /*
2050                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2051                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2052                          */
2053                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2054                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2055                                 continue;
2056
2057                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2058                         switch (ret) {
2059                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2060                                 /* did not scan */
2061                                 continue;
2062                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2063                                 /* scanned but unreclaimable */
2064                                 continue;
2065                         default:
2066                                 /* did we reclaim enough */
2067                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2068                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2069                                         goto try_this_zone;
2070
2071                                 /*
2072                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2073                                  * Only mark the zone full if checking the min
2074                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2075                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2076                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2077                                  * when the watermark is between the low and
2078                                  * min watermarks.
2079                                  */
2080                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2081                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2082                                         goto this_zone_full;
2083
2084                                 continue;
2085                         }
2086                 }
2087
2088 try_this_zone:
2089                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2090                                                 gfp_mask, migratetype);
2091                 if (page)
2092                         break;
2093 this_zone_full:
2094                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2095                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2096         }
2097
2098         if (page) {
2099                 /*
2100                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2101                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2102                  * that the caller is taking steps that will free more
2103                  * memory. The caller should avoid the page being used
2104                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2105                  */
2106                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2107                 return page;
2108         }
2109
2110         /*
2111          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2112          * local node.  However, the local node might have free pages left
2113          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2114          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2115          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2116          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2117          */
2118         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2119                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2120                 if (nr_fair_skipped) {
2121                         zonelist_rescan = true;
2122                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2123                 }
2124                 if (nr_online_nodes > 1)
2125                         zonelist_rescan = true;
2126         }
2127
2128         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2129                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2130                 zlc_active = 0;
2131                 zonelist_rescan = true;
2132         }
2133
2134         if (zonelist_rescan)
2135                 goto zonelist_scan;
2136
2137         return NULL;
2138 }
2139
2140 /*
2141  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2142  * meminfo in irq context.
2143  */
2144 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2145 {
2146         bool ret = false;
2147
2148 #if NODES_SHIFT > 8
2149         ret = in_interrupt();
2150 #endif
2151         return ret;
2152 }
2153
2154 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2155                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2156                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2157
2158 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2159 {
2160         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2161
2162         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2163             debug_guardpage_minorder() > 0)
2164                 return;
2165
2166         /*
2167          * This documents exceptions given to allocations in certain
2168          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2169          * of allowed nodes.
2170          */
2171         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2172                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2173                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2174                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2175         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2176                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2177
2178         if (fmt) {
2179                 struct va_format vaf;
2180                 va_list args;
2181
2182                 va_start(args, fmt);
2183
2184                 vaf.fmt = fmt;
2185                 vaf.va = &args;
2186
2187                 pr_warn("%pV", &vaf);
2188
2189                 va_end(args);
2190         }
2191
2192         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2193                 current->comm, order, gfp_mask);
2194
2195         dump_stack();
2196         if (!should_suppress_show_mem())
2197                 show_mem(filter);
2198 }
2199
2200 static inline int
2201 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2202                                 unsigned long did_some_progress,
2203                                 unsigned long pages_reclaimed)
2204 {
2205         /* Do not loop if specifically requested */
2206         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2207                 return 0;
2208
2209         /* Always retry if specifically requested */
2210         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2211                 return 1;
2212
2213         /*
2214          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2215          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2216          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2217          */
2218         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2219                 return 0;
2220
2221         /*
2222          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2223          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2224          * implementations.
2225          */
2226         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2227                 return 1;
2228
2229         /*
2230          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2231          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2232          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2233          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2234          * allocation still fails, we stop retrying.
2235          */
2236         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2237                 return 1;
2238
2239         return 0;
2240 }
2241
2242 static inline struct page *
2243 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2244         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2245         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2246         int classzone_idx, int migratetype)
2247 {
2248         struct page *page;
2249
2250         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2251         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2252                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2253                 return NULL;
2254         }
2255
2256         /*
2257          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2258          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2259          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2260          * See freeze_processes.
2261          */
2262         note_oom_kill();
2263
2264         /*
2265          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2266          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2267          * we're still under heavy pressure.
2268          */
2269         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2270                 order, zonelist, high_zoneidx,
2271                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2272                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2273         if (page)
2274                 goto out;
2275
2276         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2277                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2278                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2279                         goto out;
2280                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2281                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2282                         goto out;
2283                 /*
2284                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2285                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2286                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2287                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2288                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2289                  */
2290                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2291                         goto out;
2292         }
2293         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2294         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2295
2296 out:
2297         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2298         return page;
2299 }
2300
2301 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2302 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2303 static struct page *
2304 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2305         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2306         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2307         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2308         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2309 {
2310         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2311         unsigned long compact_result;
2312         struct page *page;
2313
2314         if (!order)
2315                 return NULL;
2316
2317         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2318         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2319                                                 nodemask, mode,
2320                                                 contended_compaction,
2321                                                 &last_compact_zone);
2322         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2323
2324         switch (compact_result) {
2325         case COMPACT_DEFERRED:
2326                 *deferred_compaction = true;
2327                 /* fall-through */
2328         case COMPACT_SKIPPED:
2329                 return NULL;
2330         default:
2331                 break;
2332         }
2333
2334         /*
2335          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2336          * count a compaction stall
2337          */
2338         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2339
2340         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2341         drain_pages(get_cpu());
2342         put_cpu();
2343
2344         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2345                         order, zonelist, high_zoneidx,
2346                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2347                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2348
2349         if (page) {
2350                 struct zone *zone = page_zone(page);
2351
2352                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2353                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2354                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2355                 return page;
2356         }
2357
2358         /*
2359          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2360          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2361          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2362          */
2363         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2364                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2365
2366         /*
2367          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2368          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2369          */
2370         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2371
2372         cond_resched();
2373
2374         return NULL;
2375 }
2376 #else
2377 static inline struct page *
2378 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2379         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2380         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2381         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2382         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2383 {
2384         return NULL;
2385 }
2386 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2387
2388 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2389 static int
2390 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2391                   nodemask_t *nodemask)
2392 {
2393         struct reclaim_state reclaim_state;
2394         int progress;
2395
2396         cond_resched();
2397
2398         /* We now go into synchronous reclaim */
2399         cpuset_memory_pressure_bump();
2400         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2401         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2402         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2403         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2404
2405         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2406
2407         current->reclaim_state = NULL;
2408         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2409         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2410
2411         cond_resched();
2412
2413         return progress;
2414 }
2415
2416 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2417 static inline struct page *
2418 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2419         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2420         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2421         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2422 {
2423         struct page *page = NULL;
2424         bool drained = false;
2425
2426         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2427                                                nodemask);
2428         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2429                 return NULL;
2430
2431         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2432         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2433                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2434
2435 retry:
2436         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2437                                         zonelist, high_zoneidx,
2438                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2439                                         preferred_zone, classzone_idx,
2440                                         migratetype);
2441
2442         /*
2443          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2444          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2445          */
2446         if (!page && !drained) {
2447                 drain_all_pages();
2448                 drained = true;
2449                 goto retry;
2450         }
2451
2452         return page;
2453 }
2454
2455 /*
2456  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2457  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2458  */
2459 static inline struct page *
2460 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2461         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2462         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2463         int classzone_idx, int migratetype)
2464 {
2465         struct page *page;
2466
2467         do {
2468                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2469                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2470                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2471
2472                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2473                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2474         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2475
2476         return page;
2477 }
2478
2479 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2480                              struct zonelist *zonelist,
2481                              enum zone_type high_zoneidx,
2482                              struct zone *preferred_zone,
2483                              nodemask_t *nodemask)
2484 {
2485         struct zoneref *z;
2486         struct zone *zone;
2487
2488         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2489                                                 high_zoneidx, nodemask)
2490                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2491 }
2492
2493 static inline int
2494 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2495 {
2496         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2497         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2498
2499         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2500         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2501
2502         /*
2503          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2504          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2505          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2506          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2507          */
2508         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2509
2510         if (atomic) {
2511                 /*
2512                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2513                  * if it can't schedule.
2514                  */
2515                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2516                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2517                 /*
2518                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2519                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2520                  */
2521                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2522         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2523                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2524
2525         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2526                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2527                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2528                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2529                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2530                 else if (!in_interrupt() &&
2531                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2532                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2533                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2534         }
2535 #ifdef CONFIG_CMA
2536         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2537                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2538 #endif
2539         return alloc_flags;
2540 }
2541
2542 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2543 {
2544         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2545 }
2546
2547 static inline struct page *
2548 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2549         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2550         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2551         int classzone_idx, int migratetype)
2552 {
2553         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2554         struct page *page = NULL;
2555         int alloc_flags;
2556         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2557         unsigned long did_some_progress;
2558         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2559         bool deferred_compaction = false;
2560         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2561
2562         /*
2563          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2564          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2565          * be using allocators in order of preference for an area that is
2566          * too large.
2567          */
2568         if (order >= MAX_ORDER) {
2569                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2570                 return NULL;
2571         }
2572
2573         /*
2574          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2575          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2576          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2577          * using a larger set of nodes after it has established that the
2578          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2579          * over allocated.
2580          */
2581         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2582             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2583                 goto nopage;
2584
2585 restart:
2586         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2587                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2588                                 preferred_zone, nodemask);
2589
2590         /*
2591          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2592          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2593          * to how we want to proceed.
2594          */
2595         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2596
2597         /*
2598          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2599          * cpusets.
2600          */
2601         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2602                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2603                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2604                                 NULL, &preferred_zone);
2605                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2606         }
2607
2608 rebalance:
2609         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2610         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2611                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2612                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2613         if (page)
2614                 goto got_pg;
2615
2616         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2617         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2618                 /*
2619                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2620                  * the allocation is high priority and these type of
2621                  * allocations are system rather than user orientated
2622                  */
2623                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2624
2625                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2626                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2627                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2628                 if (page) {
2629                         goto got_pg;
2630                 }
2631         }
2632
2633         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2634         if (!wait) {
2635                 /*
2636                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2637                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2638                  * type of allocation to fail.
2639                  */
2640                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2641                 goto nopage;
2642         }
2643
2644         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2645         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2646                 goto nopage;
2647
2648         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2649         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2650                 goto nopage;
2651
2652         /*
2653          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2654          * attempts after direct reclaim are synchronous
2655          */
2656         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2657                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2658                                         preferred_zone,
2659                                         classzone_idx, migratetype,
2660                                         migration_mode, &contended_compaction,
2661                                         &deferred_compaction);
2662         if (page)
2663                 goto got_pg;
2664
2665         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2666         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2667                 /*
2668                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2669                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2670                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2671                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2672                  * instead of entering direct reclaim.
2673                  */
2674                 if (deferred_compaction)
2675                         goto nopage;
2676
2677                 /*
2678                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2679                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2680                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2681                  * so we fallback to base pages instead.
2682                  */
2683                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2684                         goto nopage;
2685
2686                 /*
2687                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2688                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2689                  * khugepaged trying to collapse.
2690                  */
2691                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2692                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2693                         goto nopage;
2694         }
2695
2696         /*
2697          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2698          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2699          * khugepaged trying to collapse.
2700          */
2701         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2702                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2703                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2704
2705         /* Try direct reclaim and then allocating */
2706         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2707                                         zonelist, high_zoneidx,
2708                                         nodemask,
2709                                         alloc_flags, preferred_zone,
2710                                         classzone_idx, migratetype,
2711                                         &did_some_progress);
2712         if (page)
2713                 goto got_pg;
2714
2715         /*
2716          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2717          * running out of options and have to consider going OOM
2718          */
2719         if (!did_some_progress) {
2720                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2721                         if (oom_killer_disabled)
2722                                 goto nopage;
2723                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2724                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2725                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2726                                 goto nopage;
2727                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2728                                         zonelist, high_zoneidx,
2729                                         nodemask, preferred_zone,
2730                                         classzone_idx, migratetype);
2731                         if (page)
2732                                 goto got_pg;
2733
2734                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2735                                 /*
2736                                  * The oom killer is not called for high-order
2737                                  * allocations that may fail, so if no progress
2738                                  * is being made, there are no other options and
2739                                  * retrying is unlikely to help.
2740                                  */
2741                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2742                                         goto nopage;
2743                                 /*
2744                                  * The oom killer is not called for lowmem
2745                                  * allocations to prevent needlessly killing
2746                                  * innocent tasks.
2747                                  */
2748                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2749                                         goto nopage;
2750                         }
2751
2752                         goto restart;
2753                 }
2754         }
2755
2756         /* Check if we should retry the allocation */
2757         pages_reclaimed += did_some_progress;
2758         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2759                                                 pages_reclaimed)) {
2760                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2761                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2762                 goto rebalance;
2763         } else {
2764                 /*
2765                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2766                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2767                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2768                  */
2769                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2770                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2771                                         preferred_zone,
2772                                         classzone_idx, migratetype,
2773                                         migration_mode, &contended_compaction,
2774                                         &deferred_compaction);
2775                 if (page)
2776                         goto got_pg;
2777         }
2778
2779 nopage:
2780         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2781         return page;
2782 got_pg:
2783         if (kmemcheck_enabled)
2784                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2785
2786         return page;
2787 }
2788
2789 /*
2790  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2791  */
2792 struct page *
2793 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2794                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2795 {
2796         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2797         struct zone *preferred_zone;
2798         struct zoneref *preferred_zoneref;
2799         struct page *page = NULL;
2800         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2801         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2802         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2803         int classzone_idx;
2804
2805         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2806
2807         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2808
2809         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2810
2811         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2812                 return NULL;
2813
2814         /*
2815          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2816          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2817          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2818          */
2819         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2820                 return NULL;
2821
2822         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2823                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2824
2825 retry_cpuset:
2826         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2827
2828         /* The preferred zone is used for statistics later */
2829         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2830                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2831                                 &preferred_zone);
2832         if (!preferred_zone)
2833                 goto out;
2834         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2835
2836         /* First allocation attempt */
2837         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2838                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2839                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2840         if (unlikely(!page)) {
2841                 /*
2842                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2843                  * can deadlock because I/O on the device might not
2844                  * complete.
2845                  */
2846                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2847                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2848                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2849                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2850         }
2851
2852         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2853
2854 out:
2855         /*
2856          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2857          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2858          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2859          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2860          */
2861         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2862                 goto retry_cpuset;
2863
2864         return page;
2865 }
2866 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2867
2868 /*
2869  * Common helper functions.
2870  */
2871 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2872 {
2873         struct page *page;
2874
2875         /*
2876          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2877          * a highmem page
2878          */
2879         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2880
2881         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2882         if (!page)
2883                 return 0;
2884         return (unsigned long) page_address(page);
2885 }
2886 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2887
2888 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2889 {
2890         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2891 }
2892 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2893
2894 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2895 {
2896         if (put_page_testzero(page)) {
2897                 if (order == 0)
2898                         free_hot_cold_page(page, false);
2899                 else
2900                         __free_pages_ok(page, order);
2901         }
2902 }
2903
2904 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2905
2906 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2907 {
2908         if (addr != 0) {
2909                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2910                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2911         }
2912 }
2913
2914 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2915
2916 /*
2917  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2918  * of the current memory cgroup.
2919  *
2920  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2921  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2922  */
2923 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2924 {
2925         struct page *page;
2926         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2927
2928         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2929                 return NULL;
2930         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2931         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2932         return page;
2933 }
2934
2935 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2936 {
2937         struct page *page;
2938         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2939
2940         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2941                 return NULL;
2942         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2943         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2944         return page;
2945 }
2946
2947 /*
2948  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2949  * alloc_kmem_pages.
2950  */
2951 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2952 {
2953         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2954         __free_pages(page, order);
2955 }
2956
2957 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2958 {
2959         if (addr != 0) {
2960                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2961                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2962         }
2963 }
2964
2965 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2966 {
2967         if (addr) {
2968                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2969                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2970
2971                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2972                 while (used < alloc_end) {
2973                         free_page(used);
2974                         used += PAGE_SIZE;
2975                 }
2976         }
2977         return (void *)addr;
2978 }
2979
2980 /**
2981  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2982  * @size: the number of bytes to allocate
2983  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2984  *
2985  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2986  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2987  * allocate memory in power-of-two pages.
2988  *
2989  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2990  *
2991  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2992  */
2993 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2994 {
2995         unsigned int order = get_order(size);
2996         unsigned long addr;
2997
2998         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2999         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3000 }
3001 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3002
3003 /**
3004  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3005  *                         pages on a node.
3006  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3007  * @size: the number of bytes to allocate
3008  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3009  *
3010  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3011  * back.
3012  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3013  * but is not exact.
3014  */
3015 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3016 {
3017         unsigned order = get_order(size);
3018         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3019         if (!p)
3020                 return NULL;
3021         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3022 }
3023
3024 /**
3025  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3026  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3027  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3028  *
3029  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3030  */
3031 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3032 {
3033         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3034         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3035
3036         while (addr < end) {
3037                 free_page(addr);
3038                 addr += PAGE_SIZE;
3039         }
3040 }
3041 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3042
3043 /**
3044  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3045  * @offset: The zone index of the highest zone
3046  *
3047  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3048  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3049  * zone, the number of pages is calculated as:
3050  *     managed_pages - high_pages
3051  */
3052 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3053 {
3054         struct zoneref *z;
3055         struct zone *zone;
3056
3057         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3058         unsigned long sum = 0;
3059
3060         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3061
3062         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3063                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3064                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3065                 if (size > high)
3066                         sum += size - high;
3067         }
3068
3069         return sum;
3070 }
3071
3072 /**
3073  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3074  *
3075  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3076  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3077  */
3078 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3079 {
3080         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3081 }
3082 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3083
3084 /**
3085  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3086  *
3087  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3088  * high watermark within all zones.
3089  */
3090 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3091 {
3092         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3093 }
3094
3095 static inline void show_node(struct zone *zone)
3096 {
3097         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3098                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3099 }
3100
3101 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3102 {
3103         val->totalram = totalram_pages;
3104         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3105         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3106         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3107         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3108         val->freehigh = nr_free_highpages();
3109         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3110 }
3111
3112 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3113
3114 #ifdef CONFIG_NUMA
3115 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3116 {
3117         int zone_type;          /* needs to be signed */
3118         unsigned long managed_pages = 0;
3119         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3120
3121         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3122                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3123         val->totalram = managed_pages;
3124         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3125         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3126 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3127         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3128         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3129                         NR_FREE_PAGES);
3130 #else
3131         val->totalhigh = 0;
3132         val->freehigh = 0;
3133 #endif
3134         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3135 }
3136 #endif
3137
3138 /*
3139  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3140  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3141  */
3142 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3143 {
3144         bool ret = false;
3145         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3146
3147         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3148                 goto out;
3149
3150         do {
3151                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3152                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3153         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3154 out:
3155         return ret;
3156 }
3157
3158 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3159
3160 static void show_migration_types(unsigned char type)
3161 {
3162         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3163                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3164                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3165                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3166                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3167 #ifdef CONFIG_CMA
3168                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3169 #endif
3170 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3171                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3172 #endif
3173         };
3174         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3175         char *p = tmp;
3176         int i;
3177
3178         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3179                 if (type & (1 << i))
3180                         *p++ = types[i];
3181         }
3182
3183         *p = '\0';
3184         printk("(%s) ", tmp);
3185 }
3186
3187 /*
3188  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3189  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3190  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3191  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3192  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3193  */
3194 void show_free_areas(unsigned int filter)
3195 {
3196         int cpu;
3197         struct zone *zone;
3198
3199         for_each_populated_zone(zone) {
3200                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3201                         continue;
3202                 show_node(zone);
3203                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3204
3205                 for_each_online_cpu(cpu) {
3206                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3207
3208                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3209
3210                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3211                                cpu, pageset->pcp.high,
3212                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3213                 }
3214         }
3215
3216         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3217                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3218                 " unevictable:%lu"
3219                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3220                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3221                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3222                 " free_cma:%lu\n",
3223                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3224                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3225                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3226                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3227                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3228                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3229                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3230                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3231                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3232                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3233                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3234                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3235                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3236                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3237                 global_page_state(NR_SHMEM),
3238                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3239                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3240                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3241
3242         for_each_populated_zone(zone) {
3243                 int i;
3244
3245                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3246                         continue;
3247                 show_node(zone);
3248                 printk("%s"
3249                         " free:%lukB"
3250                         " min:%lukB"
3251                         " low:%lukB"
3252                         " high:%lukB"
3253                         " active_anon:%lukB"
3254                         " inactive_anon:%lukB"
3255                         " active_file:%lukB"
3256                         " inactive_file:%lukB"
3257                         " unevictable:%lukB"
3258                         " isolated(anon):%lukB"
3259                         " isolated(file):%lukB"
3260                         " present:%lukB"
3261                         " managed:%lukB"
3262                         " mlocked:%lukB"
3263                         " dirty:%lukB"
3264                         " writeback:%lukB"
3265                         " mapped:%lukB"
3266                         " shmem:%lukB"
3267                         " slab_reclaimable:%lukB"
3268                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3269                         " kernel_stack:%lukB"
3270                         " pagetables:%lukB"
3271                         " unstable:%lukB"
3272                         " bounce:%lukB"
3273                         " free_cma:%lukB"
3274                         " writeback_tmp:%lukB"
3275                         " pages_scanned:%lu"
3276                         " all_unreclaimable? %s"
3277                         "\n",
3278                         zone->name,
3279                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3280                         K(min_wmark_pages(zone)),
3281                         K(low_wmark_pages(zone)),
3282                         K(high_wmark_pages(zone)),
3283                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3288                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3289                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3290                         K(zone->present_pages),
3291                         K(zone->managed_pages),
3292                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3299                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3300                                 THREAD_SIZE / 1024,
3301                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3305                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3307                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3308                         );
3309                 printk("lowmem_reserve[]:");
3310                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3311                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3312                 printk("\n");
3313         }
3314
3315         for_each_populated_zone(zone) {
3316                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3317                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3318
3319                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3320                         continue;
3321                 show_node(zone);
3322                 printk("%s: ", zone->name);
3323
3324                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3325                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3326                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3327                         int type;
3328
3329                         nr[order] = area->nr_free;
3330                         total += nr[order] << order;
3331
3332                         types[order] = 0;
3333                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3334                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3335                                         types[order] |= 1 << type;
3336                         }
3337                 }
3338                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3339                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3340                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3341                         if (nr[order])
3342                                 show_migration_types(types[order]);
3343                 }
3344                 printk("= %lukB\n", K(total));
3345         }
3346
3347         hugetlb_show_meminfo();
3348
3349         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3350
3351         show_swap_cache_info();
3352 }
3353
3354 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3355 {
3356         zoneref->zone = zone;
3357         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3358 }
3359
3360 /*
3361  * Builds allocation fallback zone lists.
3362  *
3363  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3364  */
3365 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3366                                 int nr_zones)
3367 {
3368         struct zone *zone;
3369         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3370
3371         do {
3372                 zone_type--;
3373                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3374                 if (populated_zone(zone)) {
3375                         zoneref_set_zone(zone,
3376                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3377                         check_highest_zone(zone_type);
3378                 }
3379         } while (zone_type);
3380
3381         return nr_zones;
3382 }
3383
3384
3385 /*
3386  *  zonelist_order:
3387  *  0 = automatic detection of better ordering.
3388  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3389  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3390  *
3391  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3392  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3393  */
3394 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3395 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3396 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3397
3398 /* zonelist order in the kernel.
3399  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3400  */
3401 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3402 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3403
3404
3405 #ifdef CONFIG_NUMA
3406 /* The value user specified ....changed by config */
3407 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3408 /* string for sysctl */
3409 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3410 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3411
3412 /*
3413  * interface for configure zonelist ordering.
3414  * command line option "numa_zonelist_order"
3415  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3416  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3417  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3418  */
3419
3420 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3421 {
3422         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3423                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3424         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3425                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3426         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3427                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3428         } else {
3429                 printk(KERN_WARNING
3430                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3431                         "%s\n", s);
3432                 return -EINVAL;
3433         }
3434         return 0;
3435 }
3436
3437 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3438 {
3439         int ret;
3440
3441         if (!s)
3442                 return 0;
3443
3444         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3445         if (ret == 0)
3446                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3447
3448         return ret;
3449 }
3450 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3451
3452 /*
3453  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3454  */
3455 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3456                 void __user *buffer, size_t *length,
3457                 loff_t *ppos)
3458 {
3459         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3460         int ret;
3461         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3462
3463         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3464         if (write) {
3465                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3466                         ret = -EINVAL;
3467                         goto out;
3468                 }
3469                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3470         }
3471         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3472         if (ret)
3473                 goto out;
3474         if (write) {
3475                 int oldval = user_zonelist_order;
3476
3477                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3478                 if (ret) {
3479                         /*
3480                          * bogus value.  restore saved string
3481                          */
3482                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3483                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3484                         user_zonelist_order = oldval;
3485                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3486                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3487                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3488                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3489                 }
3490         }
3491 out:
3492         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3493         return ret;
3494 }
3495
3496
3497 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3498 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3499
3500 /**
3501  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3502  * @node: node whose fallback list we're appending
3503  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3504  *
3505  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3506  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3507  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3508  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3509  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3510  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3511  * on them otherwise.
3512  * It returns -1 if no node is found.
3513  */
3514 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3515 {
3516         int n, val;
3517         int min_val = INT_MAX;
3518         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3519         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3520
3521         /* Use the local node if we haven't already */
3522         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3523                 node_set(node, *used_node_mask);
3524                 return node;
3525         }
3526
3527         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3528
3529                 /* Don't want a node to appear more than once */
3530                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3531                         continue;
3532
3533                 /* Use the distance array to find the distance */
3534                 val = node_distance(node, n);
3535
3536                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3537                 val += (n < node);
3538
3539                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3540                 tmp = cpumask_of_node(n);
3541                 if (!cpumask_empty(tmp))
3542                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3543
3544                 /* Slight preference for less loaded node */
3545                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3546                 val += node_load[n];
3547
3548                 if (val < min_val) {
3549                         min_val = val;
3550                         best_node = n;
3551                 }
3552         }
3553
3554         if (best_node >= 0)
3555                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3556
3557         return best_node;
3558 }
3559
3560
3561 /*
3562  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3563  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3564  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3565  */
3566 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3567 {
3568         int j;
3569         struct zonelist *zonelist;
3570
3571         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3572         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3573                 ;
3574         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3575         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3576         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Build gfp_thisnode zonelists
3581  */
3582 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3583 {
3584         int j;
3585         struct zonelist *zonelist;
3586
3587         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3588         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3589         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3590         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3591 }
3592
3593 /*
3594  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3595  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3596  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3597  * may still exist in local DMA zone.
3598  */
3599 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3600
3601 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3602 {
3603         int pos, j, node;
3604         int zone_type;          /* needs to be signed */
3605         struct zone *z;
3606         struct zonelist *zonelist;
3607
3608         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3609         pos = 0;
3610         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3611                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3612                         node = node_order[j];
3613                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3614                         if (populated_zone(z)) {
3615                                 zoneref_set_zone(z,
3616                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3617                                 check_highest_zone(zone_type);
3618                         }
3619                 }
3620         }
3621         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3622         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3623 }
3624
3625 #if defined(CONFIG_64BIT)
3626 /*
3627  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3628  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3629  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3630  */
3631 static int default_zonelist_order(void)
3632 {
3633         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3634 }
3635 #else
3636 /*
3637  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3638  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3639  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3640  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3641  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3642  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3643  */
3644 static int default_zonelist_order(void)
3645 {
3646         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3647 }
3648 #endif /* CONFIG_64BIT */
3649
3650 static void set_zonelist_order(void)
3651 {
3652         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3653                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3654         else
3655                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3656 }
3657
3658 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3659 {
3660         int j, node, load;
3661         enum zone_type i;
3662         nodemask_t used_mask;
3663         int local_node, prev_node;
3664         struct zonelist *zonelist;
3665         int order = current_zonelist_order;
3666
3667         /* initialize zonelists */
3668         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3669                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3670                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3671                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3672         }
3673
3674         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3675         local_node = pgdat->node_id;
3676         load = nr_online_nodes;
3677         prev_node = local_node;
3678         nodes_clear(used_mask);
3679
3680         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3681         j = 0;
3682
3683         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3684                 /*
3685                  * We don't want to pressure a particular node.
3686                  * So adding penalty to the first node in same
3687                  * distance group to make it round-robin.
3688                  */
3689                 if (node_distance(local_node, node) !=
3690                     node_distance(local_node, prev_node))
3691                         node_load[node] = load;
3692
3693                 prev_node = node;
3694                 load--;
3695                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3696                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3697                 else
3698                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3699         }
3700
3701         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3702                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3703                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3704         }
3705
3706         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3707 }
3708
3709 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3710 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3711 {
3712         struct zonelist *zonelist;
3713         struct zonelist_cache *zlc;
3714         struct zoneref *z;
3715
3716         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3717         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3718         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3719         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3720                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3721 }
3722
3723 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3724 /*
3725  * Return node id of node used for "local" allocations.
3726  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3727  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3728  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3729  */
3730 int local_memory_node(int node)
3731 {
3732         struct zone *zone;
3733
3734         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3735                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3736                                    NULL,
3737                                    &zone);
3738         return zone->node;
3739 }
3740 #endif
3741
3742 #else   /* CONFIG_NUMA */
3743
3744 static void set_zonelist_order(void)
3745 {
3746         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3747 }
3748
3749 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3750 {
3751         int node, local_node;
3752         enum zone_type j;
3753         struct zonelist *zonelist;
3754
3755         local_node = pgdat->node_id;
3756
3757         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3758         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3759
3760         /*
3761          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3762          * of all the other nodes.
3763          * We don't want to pressure a particular node, so when
3764          * building the zones for node N, we make sure that the
3765          * zones coming right after the local ones are those from
3766          * node N+1 (modulo N)
3767          */
3768         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3769                 if (!node_online(node))
3770                         continue;
3771                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3772         }
3773         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3774                 if (!node_online(node))
3775                         continue;
3776                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3777         }
3778
3779         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3780         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3781 }
3782
3783 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3784 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3785 {
3786         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3787 }
3788
3789 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3790
3791 /*
3792  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3793  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3794  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3795  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3796  * with interrupts disabled.
3797  *
3798  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3799  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3800  * hotplugged processors.
3801  *
3802  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3803  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3804  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3805  */
3806 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3807 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3808 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3809
3810 /*
3811  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3812  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3813  */
3814 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3815
3816 /* return values int ....just for stop_machine() */
3817 static int __build_all_zonelists(void *data)
3818 {
3819         int nid;
3820         int cpu;
3821         pg_data_t *self = data;
3822
3823 #ifdef CONFIG_NUMA
3824         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3825 #endif
3826
3827         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3828                 build_zonelists(self);
3829                 build_zonelist_cache(self);
3830         }
3831
3832         for_each_online_node(nid) {
3833                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3834
3835                 build_zonelists(pgdat);
3836                 build_zonelist_cache(pgdat);
3837         }
3838
3839         /*
3840          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3841          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3842          * each zone will be allocated later when the per cpu
3843          * allocator is available.
3844          *
3845          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3846          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3847          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3848          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3849          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3850          * (a chicken-egg dilemma).
3851          */
3852         for_each_possible_cpu(cpu) {
3853                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3854
3855 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3856                 /*
3857                  * We now know the "local memory node" for each node--
3858                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3859                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3860                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3861                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3862                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3863                  */
3864                 if (cpu_online(cpu))
3865                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3866 #endif
3867         }
3868
3869         return 0;
3870 }
3871
3872 /*
3873  * Called with zonelists_mutex held always
3874  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3875  */
3876 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3877 {
3878         set_zonelist_order();
3879
3880         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3881                 __build_all_zonelists(NULL);
3882                 mminit_verify_zonelist();
3883                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3884         } else {
3885 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3886                 if (zone)
3887                         setup_zone_pageset(zone);
3888 #endif
3889                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3890                    of zonelist */
3891                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3892                 /* cpuset refresh routine should be here */
3893         }
3894         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3895         /*
3896          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3897          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3898          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3899          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3900          * disabled and enable it later
3901          */
3902         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3903                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3904         else
3905                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3906
3907         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3908                 "Total pages: %ld\n",
3909                         nr_online_nodes,
3910                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3911                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3912                         vm_total_pages);
3913 #ifdef CONFIG_NUMA
3914         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3915 #endif
3916 }
3917
3918 /*
3919  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3920  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3921  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3922  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3923  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3924  * conservative, even though it seems large.
3925  *
3926  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3927  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3928  */
3929 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3930
3931 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3932 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3933 {
3934         unsigned long size = 1;
3935
3936         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3937
3938         while (size < pages)
3939                 size <<= 1;
3940
3941         /*
3942          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3943          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3944          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3945          */
3946         size = min(size, 4096UL);
3947
3948         return max(size, 4UL);
3949 }
3950 #else
3951 /*
3952  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3953  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3954  *
3955  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3956  *
3957  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3958  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3959  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3960  *
3961  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3962  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3963  *
3964  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3965  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3966  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3967  */
3968 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3969 {
3970         return 4096UL;
3971 }
3972 #endif
3973
3974 /*
3975  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3976  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3977  * hash function before the remainder is taken.
3978  */
3979 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3980 {
3981         return ffz(~size);
3982 }
3983
3984 /*
3985  * Check if a pageblock contains reserved pages
3986  */
3987 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3988 {
3989         unsigned long pfn;
3990
3991         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3992                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3993                         return 1;
3994         }
3995         return 0;
3996 }
3997
3998 /*
3999  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4000  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4001  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4002  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4003  * blocks as reclaim kicks in
4004  */
4005 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4006 {
4007         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4008         struct page *page;
4009         unsigned long block_migratetype;
4010         int reserve;
4011         int old_reserve;
4012
4013         /*
4014          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4015          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4016          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4017          * the block.
4018          */
4019         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4020         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4021         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4022         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4023                                                         pageblock_order;
4024
4025         /*
4026          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4027          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4028          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4029          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4030          * future allocation of hugepages at runtime.
4031          */
4032         reserve = min(2, reserve);
4033         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4034
4035         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4036         if (reserve == old_reserve)
4037                 return;
4038         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4039
4040         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4041                 if (!pfn_valid(pfn))
4042                         continue;
4043                 page = pfn_to_page(pfn);
4044
4045                 /* Watch out for overlapping nodes */
4046                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4047                         continue;
4048
4049                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4050
4051                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4052                 if (reserve > 0) {
4053                         /*
4054                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4055                          * them.
4056                          */
4057                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4058                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4059                                 continue;
4060
4061                         /* If this block is reserved, account for it */
4062                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4063                                 reserve--;
4064                                 continue;
4065                         }
4066
4067                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4068                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4069                                 set_pageblock_migratetype(page,
4070                                                         MIGRATE_RESERVE);
4071                                 move_freepages_block(zone, page,
4072                                                         MIGRATE_RESERVE);
4073                                 reserve--;
4074                                 continue;
4075                         }
4076                 } else if (!old_reserve) {
4077                         /*
4078                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4079                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4080                          */
4081                         break;
4082                 }
4083
4084                 /*
4085                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4086                  * take it back
4087                  */
4088                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4089                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4090                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4091                 }
4092         }
4093 }
4094
4095 /*
4096  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4097  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4098  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4099  */
4100 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4101                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4102 {
4103         struct page *page;
4104         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4105         unsigned long pfn;
4106         struct zone *z;
4107
4108         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4109                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4110
4111         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4112         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4113                 /*
4114                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4115                  * handed to this function.  They do not
4116                  * exist on hotplugged memory.
4117                  */
4118                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4119                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4120                                 continue;
4121                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4122                                 continue;
4123                 }
4124                 page = pfn_to_page(pfn);
4125                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4126                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4127                 init_page_count(page);
4128                 page_mapcount_reset(page);
4129                 page_cpupid_reset_last(page);
4130                 SetPageReserved(page);
4131                 /*
4132                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4133                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4134                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4135                  * the address space during boot when many long-lived
4136                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4137                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4138                  * setup_zone_migrate_reserve()
4139                  *
4140                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4141                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4142                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4143                  * pfn out of zone.
4144                  */
4145                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4146                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4147                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4148                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4149
4150                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4151 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4152                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4153                 if (!is_highmem_idx(zone))
4154                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4155 #endif
4156         }
4157 }
4158
4159 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4160 {
4161         unsigned int order, t;
4162         for_each_migratetype_order(order, t) {
4163                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4164                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4165         }
4166 }
4167
4168 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4169 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4170         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4171 #endif
4172
4173 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4174 {
4175 #ifdef CONFIG_MMU
4176         int batch;
4177
4178         /*
4179          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4180          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4181          *
4182          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4183          */
4184         batch = zone->managed_pages / 1024;
4185         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4186                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4187         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4188         if (batch < 1)
4189                 batch = 1;
4190
4191         /*
4192          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4193          * of 2 value was found to be more likely to have
4194          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4195          *
4196          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4197          * batches of pages, one task can end up with a lot
4198          * of pages of one half of the possible page colors
4199          * and the other with pages of the other colors.
4200          */
4201         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4202
4203         return batch;
4204
4205 #else
4206         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4207          * conditions.
4208          *
4209          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4210          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4211          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4212          *
4213          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4214          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4215          * can be a significant delay between the individual batches being
4216          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4217          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4218          */
4219         return 0;
4220 #endif
4221 }
4222
4223 /*
4224  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4225  * ->batch must never be higher then ->high.
4226  * The following function updates them in a safe manner without read side
4227  * locking.
4228  *
4229  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4230  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4231  *
4232  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4233  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4234  * exist).
4235  */
4236 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4237                 unsigned long batch)
4238 {
4239        /* start with a fail safe value for batch */
4240         pcp->batch = 1;
4241         smp_wmb();
4242
4243        /* Update high, then batch, in order */
4244         pcp->high = high;
4245         smp_wmb();
4246
4247         pcp->batch = batch;
4248 }
4249
4250 /* a companion to pageset_set_high() */
4251 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4252 {
4253         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4254 }
4255
4256 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4257 {
4258         struct per_cpu_pages *pcp;
4259         int migratetype;
4260
4261         memset(p, 0, sizeof(*p));
4262
4263         pcp = &p->pcp;
4264         pcp->count = 0;
4265         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4266                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4267 }
4268
4269 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4270 {
4271         pageset_init(p);
4272         pageset_set_batch(p, batch);
4273 }
4274
4275 /*
4276  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4277  * to the value high for the pageset p.
4278  */
4279 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4280                                 unsigned long high)
4281 {
4282         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4283         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4284                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4285
4286         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4287 }
4288
4289 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4290                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4291 {
4292         if (percpu_pagelist_fraction)
4293                 pageset_set_high(pcp,
4294                         (zone->managed_pages /
4295                                 percpu_pagelist_fraction));
4296         else
4297                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4298 }
4299
4300 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4301 {
4302         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4303
4304         pageset_init(pcp);
4305         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4306 }
4307
4308 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4309 {
4310         int cpu;
4311         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4312         for_each_possible_cpu(cpu)
4313                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4314 }
4315
4316 /*
4317  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4318  * Before this call only boot pagesets were available.
4319  */
4320 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4321 {
4322         struct zone *zone;
4323
4324         for_each_populated_zone(zone)
4325                 setup_zone_pageset(zone);
4326 }
4327
4328 static noinline __init_refok
4329 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4330 {
4331         int i;
4332         size_t alloc_size;
4333
4334         /*
4335          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4336          * per zone.
4337          */
4338         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4339                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4340         zone->wait_table_bits =
4341                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4342         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4343                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4344
4345         if (!slab_is_available()) {
4346                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4347                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4348                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4349         } else {
4350                 /*
4351                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4352                  * via memory hot-add.
4353                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4354                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4355                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4356                  * node itself as well.
4357                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4358                  * necessary.
4359                  */
4360                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4361         }
4362         if (!zone->wait_table)
4363                 return -ENOMEM;
4364
4365         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4366                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4367
4368         return 0;
4369 }
4370
4371 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4372 {
4373         /*
4374          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4375          * relies on the ability of the linker to provide the
4376          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4377          */
4378         zone->pageset = &boot_pageset;
4379
4380         if (populated_zone(zone))
4381                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4382                         zone->name, zone->present_pages,
4383                                          zone_batchsize(zone));
4384 }
4385
4386 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4387                                         unsigned long zone_start_pfn,
4388                                         unsigned long size,
4389                                         enum memmap_context context)
4390 {
4391         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4392         int ret;
4393         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4394         if (ret)
4395                 return ret;
4396         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4397
4398         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4399
4400         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4401                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4402                         pgdat->node_id,
4403                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4404                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4405
4406         zone_init_free_lists(zone);
4407
4408         return 0;
4409 }
4410
4411 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4412 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4413 /*
4414  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4415  */
4416 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4417 {
4418         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4419         int nid;
4420         /*
4421          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4422          * when the kernel is running single-threaded.
4423          */
4424         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4425         static int __meminitdata last_nid;
4426
4427         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4428                 return last_nid;
4429
4430         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4431         if (nid != -1) {
4432                 last_start_pfn = start_pfn;
4433                 last_end_pfn = end_pfn;
4434                 last_nid = nid;
4435         }
4436
4437         return nid;
4438 }
4439 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4440
4441 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4442 {
4443         int nid;
4444
4445         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4446         if (nid >= 0)
4447                 return nid;
4448         /* just returns 0 */
4449         return 0;
4450 }
4451
4452 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4453 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4454 {
4455         int nid;
4456
4457         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4458         if (nid >= 0 && nid != node)
4459                 return false;
4460         return true;
4461 }
4462 #endif
4463
4464 /**
4465  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4466  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4467  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4468  *
4469  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4470  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4471  * memblock_free_early_nid() manually.
4472  */
4473 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4474 {
4475         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4476         int i, this_nid;
4477
4478         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4479                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4480                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4481
4482                 if (start_pfn < end_pfn)
4483                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4484                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4485                                         this_nid);
4486         }
4487 }
4488
4489 /**
4490  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4491  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4492  *
4493  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4494  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4495  */
4496 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4497 {
4498         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4499         int i, this_nid;
4500
4501         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4502                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4503 }
4504
4505 /**
4506  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4507  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4508  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4509  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4510  *
4511  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4512  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4513  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4514  * PFNs will be 0.
4515  */
4516 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4517                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4518 {
4519         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4520         int i;
4521
4522         *start_pfn = -1UL;
4523         *end_pfn = 0;
4524
4525         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4526                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4527                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4528         }
4529
4530         if (*start_pfn == -1UL)
4531                 *start_pfn = 0;
4532 }
4533
4534 /*
4535  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4536  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4537  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4538  */
4539 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4540 {
4541         int zone_index;
4542         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4543                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4544                         continue;
4545
4546                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4547                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4548                         break;
4549         }
4550
4551         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4552         movable_zone = zone_index;
4553 }
4554
4555 /*
4556  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4557  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4558  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4559  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4560  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4561  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4562  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4563  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4564  */
4565 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4566                                         unsigned long zone_type,
4567                                         unsigned long node_start_pfn,
4568                                         unsigned long node_end_pfn,
4569                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4570                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4571 {
4572         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4573         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4574                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4575                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4576                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4577                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4578                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4579
4580                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4581                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4582                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4583                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4584
4585                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4586                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4587                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4588         }
4589 }
4590
4591 /*
4592  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4593  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4594  */
4595 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4596                                         unsigned long zone_type,
4597                                         unsigned long node_start_pfn,
4598                                         unsigned long node_end_pfn,
4599                                         unsigned long *ignored)
4600 {
4601         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4602
4603         /* Get the start and end of the zone */
4604         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4605         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4606         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4607                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4608                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4609
4610         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4611         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4612                 return 0;
4613
4614         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4615         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4616         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4617
4618         /* Return the spanned pages */
4619         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4620 }
4621
4622 /*
4623  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4624  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4625  */
4626 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4627                                 unsigned long range_start_pfn,
4628                                 unsigned long range_end_pfn)
4629 {
4630         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4631         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4632         int i;
4633
4634         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4635                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4636                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4637                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4638         }
4639         return nr_absent;
4640 }
4641
4642 /**
4643  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4644  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4645  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4646  *
4647  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4648  */
4649 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4650                                                         unsigned long end_pfn)
4651 {
4652         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4653 }
4654
4655 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4656 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4657                                         unsigned long zone_type,
4658                                         unsigned long node_start_pfn,
4659                                         unsigned long node_end_pfn,
4660                                         unsigned long *ignored)
4661 {
4662         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4663         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4664         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4665
4666         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4667         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4668
4669         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4670                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4671                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4672         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4673 }
4674
4675 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4676 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4677                                         unsigned long zone_type,
4678                                         unsigned long node_start_pfn,
4679                                         unsigned long node_end_pfn,
4680                                         unsigned long *zones_size)
4681 {
4682         return zones_size[zone_type];
4683 }
4684
4685 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4686                                                 unsigned long zone_type,
4687                                                 unsigned long node_start_pfn,
4688                                                 unsigned long node_end_pfn,
4689                                                 unsigned long *zholes_size)
4690 {
4691         if (!zholes_size)
4692                 return 0;
4693
4694         return zholes_size[zone_type];
4695 }
4696
4697 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4698
4699 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4700                                                 unsigned long node_start_pfn,
4701                                                 unsigned long node_end_pfn,
4702                                                 unsigned long *zones_size,
4703                                                 unsigned long *zholes_size)
4704 {
4705         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4706         enum zone_type i;
4707
4708         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4709                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4710                                                          node_start_pfn,
4711                                                          node_end_pfn,
4712                                                          zones_size);
4713         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4714
4715         realtotalpages = totalpages;
4716         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4717                 realtotalpages -=
4718                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4719                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4720                                                   zholes_size);
4721         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4722         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4723                                                         realtotalpages);
4724 }
4725
4726 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4727 /*
4728  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4729  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4730  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4731  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4732  * bytes.
4733  */
4734 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4735 {
4736         unsigned long usemapsize;
4737
4738         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4739         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4740         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4741         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4742         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4743
4744         return usemapsize / 8;
4745 }
4746
4747 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4748                                 struct zone *zone,
4749                                 unsigned long zone_start_pfn,
4750                                 unsigned long zonesize)
4751 {
4752         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4753         zone->pageblock_flags = NULL;
4754         if (usemapsize)
4755                 zone->pageblock_flags =
4756                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4757                                                          pgdat->node_id);
4758 }
4759 #else
4760 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4761                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4762 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4763
4764 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4765
4766 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4767 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4768 {
4769         unsigned int order;
4770
4771         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4772         if (pageblock_order)
4773                 return;
4774
4775         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4776                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4777         else
4778                 order = MAX_ORDER - 1;
4779
4780         /*
4781          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4782          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4783          * powerpc.
4784          */
4785         pageblock_order = order;
4786 }
4787 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4788
4789 /*
4790  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4791  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4792  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4793  * the kernel config
4794  */
4795 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4796 {
4797 }
4798
4799 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4800
4801 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4802                                                    unsigned long present_pages)
4803 {
4804         unsigned long pages = spanned_pages;
4805
4806         /*
4807          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4808          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4809          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4810          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4811          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4812          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4813          */
4814         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4815             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4816                 pages = present_pages;
4817
4818         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4819 }
4820
4821 /*
4822  * Set up the zone data structures:
4823  *   - mark all pages reserved
4824  *   - mark all memory queues empty
4825  *   - clear the memory bitmaps
4826  *
4827  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4828  */
4829 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4830                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4831                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4832 {
4833         enum zone_type j;
4834         int nid = pgdat->node_id;
4835         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4836         int ret;
4837
4838         pgdat_resize_init(pgdat);
4839 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4840         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4841         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4842         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4843 #endif
4844         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4845         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4846         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4847
4848         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4849                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4850                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4851
4852                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4853                                                   node_end_pfn, zones_size);
4854                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4855                                                                 node_start_pfn,
4856                                                                 node_end_pfn,
4857                                                                 zholes_size);
4858
4859                 /*
4860                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4861                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4862                  * and per-cpu initialisations
4863                  */
4864                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4865                 if (freesize >= memmap_pages) {
4866                         freesize -= memmap_pages;
4867                         if (memmap_pages)
4868                                 printk(KERN_DEBUG
4869                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4870                                        zone_names[j], memmap_pages);
4871                 } else
4872                         printk(KERN_WARNING
4873                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4874                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4875
4876                 /* Account for reserved pages */
4877                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4878                         freesize -= dma_reserve;
4879                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4880                                         zone_names[0], dma_reserve);
4881                 }
4882
4883                 if (!is_highmem_idx(j))
4884                         nr_kernel_pages += freesize;
4885                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4886                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4887                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4888                 nr_all_pages += freesize;
4889
4890                 zone->spanned_pages = size;
4891                 zone->present_pages = realsize;
4892                 /*
4893                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4894                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4895                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4896                  */
4897                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4898 #ifdef CONFIG_NUMA
4899                 zone->node = nid;
4900                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4901                                                 / 100;
4902                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4903 #endif
4904                 zone->name = zone_names[j];
4905                 spin_lock_init(&zone->lock);
4906                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4907                 zone_seqlock_init(zone);
4908                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4909                 zone_pcp_init(zone);
4910
4911                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4912                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4913
4914                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4915                 if (!size)
4916                         continue;
4917
4918                 set_pageblock_order();
4919                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4920                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4921                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4922                 BUG_ON(ret);
4923                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4924                 zone_start_pfn += size;
4925         }
4926 }
4927
4928 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4929 {
4930         /* Skip empty nodes */
4931         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4932                 return;
4933
4934 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4935         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4936         if (!pgdat->node_mem_map) {
4937                 unsigned long size, start, end;
4938                 struct page *map;
4939
4940                 /*
4941                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4942                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4943                  * for the buddy allocator to function correctly.
4944                  */
4945                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4946                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4947                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4948                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4949                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4950                 if (!map)
4951                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4952                                                                pgdat->node_id);
4953                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4954         }
4955 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4956         /*
4957          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4958          */
4959         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4960                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4961 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4962                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4963                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4964 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4965         }
4966 #endif
4967 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4968 }
4969
4970 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4971                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4972 {
4973         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4974         unsigned long start_pfn = 0;
4975         unsigned long end_pfn = 0;
4976
4977         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4978         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4979
4980         pgdat->node_id = nid;
4981         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4982 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4983         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4984         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4985                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4986 #endif
4987         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4988                                   zones_size, zholes_size);
4989
4990         alloc_node_mem_map(pgdat);
4991 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4992         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4993                 nid, (unsigned long)pgdat,
4994                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4995 #endif
4996
4997         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4998                             zones_size, zholes_size);
4999 }
5000
5001 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5002
5003 #if MAX_NUMNODES > 1
5004 /*
5005  * Figure out the number of possible node ids.
5006  */
5007 void __init setup_nr_node_ids(void)
5008 {
5009         unsigned int node;
5010         unsigned int highest = 0;
5011
5012         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5013                 highest = node;
5014         nr_node_ids = highest + 1;
5015 }
5016 #endif
5017
5018 /**
5019  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5020  *
5021  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5022  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5023  * all the nodes.
5024  *
5025  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5026  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5027  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5028  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5029  *
5030  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5031  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5032  * populated node map.
5033  *
5034  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5035  * requirement (single node).
5036  */
5037 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5038 {
5039         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5040         unsigned long start, end, mask;
5041         int last_nid = -1;
5042         int i, nid;
5043
5044         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5045                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5046                         last_nid = nid;
5047                         last_end = end;
5048                         continue;
5049                 }
5050
5051                 /*
5052                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5053                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5054                  * too coarse to separate the current node from the last.
5055                  */
5056                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5057                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5058                         mask <<= 1;
5059
5060                 /* accumulate all internode masks */
5061                 accl_mask |= mask;
5062         }
5063
5064         /* convert mask to number of pages */
5065         return ~accl_mask + 1;
5066 }
5067
5068 /* Find the lowest pfn for a node */
5069 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5070 {
5071         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5072         unsigned long start_pfn;
5073         int i;
5074
5075         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5076                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5077
5078         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5079                 printk(KERN_WARNING
5080                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5081                 return 0;
5082         }
5083
5084         return min_pfn;
5085 }
5086
5087 /**
5088  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5089  *
5090  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5091  * memblock_set_node().
5092  */
5093 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5094 {
5095         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5096 }
5097
5098 /*
5099  * early_calculate_totalpages()
5100  * Sum pages in active regions for movable zone.
5101  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5102  */
5103 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5104 {
5105         unsigned long totalpages = 0;
5106         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5107         int i, nid;
5108
5109         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5110                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5111
5112                 totalpages += pages;
5113                 if (pages)
5114                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5115         }
5116         return totalpages;
5117 }
5118
5119 /*
5120  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5121  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5122  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5123  * others
5124  */
5125 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5126 {
5127         int i, nid;
5128         unsigned long usable_startpfn;
5129         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5130         /* save the state before borrow the nodemask */
5131         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5132         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5133         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5134         struct memblock_region *r;
5135
5136         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5137         find_usable_zone_for_movable();
5138
5139         /*
5140          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5141          * options.
5142          */
5143         if (movable_node_is_enabled()) {
5144                 for_each_memblock(memory, r) {
5145                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5146                                 continue;
5147
5148                         nid = r->nid;
5149
5150                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5151                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5152                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5153                                 usable_startpfn;
5154                 }
5155
5156                 goto out2;
5157         }
5158
5159         /*
5160          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5161          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5162          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5163          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5164          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5165          * what movablecore would have allowed.
5166          */
5167         if (required_movablecore) {
5168                 unsigned long corepages;
5169
5170                 /*
5171                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5172                  * was requested by the user
5173                  */
5174                 required_movablecore =
5175                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5176                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5177
5178                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5179         }
5180
5181         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5182         if (!required_kernelcore)
5183                 goto out;
5184
5185         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5186         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5187
5188 restart:
5189         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5190         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5191         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5192                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5193
5194                 /*
5195                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5196                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5197                  * amount of memory for the kernel
5198                  */
5199                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5200                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5201
5202                 /*
5203                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5204                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5205                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5206                  */
5207                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5208
5209                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5210                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5211                         unsigned long size_pages;
5212
5213                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5214                         if (start_pfn >= end_pfn)
5215                                 continue;
5216
5217                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5218                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5219                                 unsigned long kernel_pages;
5220                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5221                                                                 - start_pfn;
5222
5223                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5224                                                         kernelcore_remaining);
5225                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5226                                                         required_kernelcore);
5227
5228                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5229                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5230
5231                                         /*
5232                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5233                                          * that if we have to rebalance
5234                                          * kernelcore across nodes, we will
5235                                          * not double account here
5236                                          */
5237                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5238                                         continue;
5239                                 }
5240                                 start_pfn = usable_startpfn;
5241                         }
5242
5243                         /*
5244                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5245                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5246                          * number of pages used as kernelcore
5247                          */
5248                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5249                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5250                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5251                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5252
5253                         /*
5254                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5255                          * break if the kernelcore for this node has been
5256                          * satisfied
5257                          */
5258                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5259                                                                 size_pages);
5260                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5261                         if (!kernelcore_remaining)
5262                                 break;
5263                 }
5264         }
5265
5266         /*
5267          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5268          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5269          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5270          * satisfied
5271          */
5272         usable_nodes--;
5273         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5274                 goto restart;
5275
5276 out2:
5277         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5278         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5279                 zone_movable_pfn[nid] =
5280                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5281
5282 out:
5283         /* restore the node_state */
5284         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5285 }
5286
5287 /* Any regular or high memory on that node ? */
5288 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5289 {
5290         enum zone_type zone_type;
5291
5292         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5293                 return;
5294
5295         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5296                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5297                 if (populated_zone(zone)) {
5298                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5299                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5300                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5301                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5302                         break;
5303                 }
5304         }
5305 }
5306
5307 /**
5308  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5309  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5310  *
5311  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5312  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5313  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5314  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5315  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5316  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5317  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5318  * at arch_max_dma_pfn.
5319  */
5320 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5321 {
5322         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5323         int i, nid;
5324
5325         /* Record where the zone boundaries are */
5326         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5327                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5328         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5329                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5330         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5331         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5332         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5333                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5334                         continue;
5335                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5336                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5337                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5338                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5339         }
5340         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5341         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5342
5343         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5344         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5345         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5346
5347         /* Print out the zone ranges */
5348         printk("Zone ranges:\n");
5349         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5350                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5351                         continue;
5352                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5353                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5354                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5355                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5356                 else
5357                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5358                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5359                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5360                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5361         }
5362
5363         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5364         printk("Movable zone start for each node\n");
5365         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5366                 if (zone_movable_pfn[i])
5367                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5368                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5369         }
5370
5371         /* Print out the early node map */
5372         printk("Early memory node ranges\n");
5373         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5374                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5375                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5376
5377         /* Initialise every node */
5378         mminit_verify_pageflags_layout();
5379         setup_nr_node_ids();
5380         for_each_online_node(nid) {
5381                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5382                 free_area_init_node(nid, NULL,
5383                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5384
5385                 /* Any memory on that node */
5386                 if (pgdat->node_present_pages)
5387                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5388                 check_for_memory(pgdat, nid);
5389         }
5390 }
5391
5392 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5393 {
5394         unsigned long long coremem;
5395         if (!p)
5396                 return -EINVAL;
5397
5398         coremem = memparse(p, &p);
5399         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5400
5401         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5402         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5403
5404         return 0;
5405 }
5406
5407 /*
5408  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5409  * cannot be reclaimed or migrated.
5410  */
5411 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5412 {
5413         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5414 }
5415
5416 /*
5417  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5418  * can be reclaimed or migrated.
5419  */
5420 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5421 {
5422         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5423 }
5424
5425 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5426 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5427
5428 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5429
5430 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5431 {
5432         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5433         page_zone(page)->managed_pages += count;
5434         totalram_pages += count;
5435 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5436         if (PageHighMem(page))
5437                 totalhigh_pages += count;
5438 #endif
5439         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5440 }
5441 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5442
5443 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5444 {
5445         void *pos;
5446         unsigned long pages = 0;
5447
5448         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5449         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5450         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5451                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5452                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5453                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5454         }
5455
5456         if (pages && s)
5457                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5458                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5459
5460         return pages;
5461 }
5462 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5463
5464 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5465 void free_highmem_page(struct page *page)
5466 {
5467         __free_reserved_page(page);
5468         totalram_pages++;
5469         page_zone(page)->managed_pages++;
5470         totalhigh_pages++;
5471 }
5472 #endif
5473
5474
5475 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5476 {
5477         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5478         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5479
5480         physpages = get_num_physpages();
5481         codesize = _etext - _stext;
5482         datasize = _edata - _sdata;
5483         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5484         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5485         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5486         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5487
5488         /*
5489          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5490          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5491          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5492          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5493          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5494          */
5495 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5496         do { \
5497                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5498                         size -= adj; \
5499         } while (0)
5500
5501         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5502                      _sinittext, init_code_size);
5503         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5504         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5505         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5506         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5507
5508 #undef  adj_init_size
5509
5510         printk("Memory: %luK/%luK available "
5511                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5512                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5513 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5514                ", %luK highmem"
5515 #endif
5516                "%s%s)\n",
5517                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5518                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5519                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5520                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5521 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5522                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5523 #endif
5524                str ? ", " : "", str ? str : "");
5525 }
5526
5527 /**
5528  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5529  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5530  *
5531  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5532  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5533  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5534  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5535  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5536  * smaller per-cpu batchsize.
5537  */
5538 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5539 {
5540         dma_reserve = new_dma_reserve;
5541 }
5542
5543 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5544 {
5545         free_area_init_node(0, zones_size,
5546                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5547 }
5548
5549 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5550                                  unsigned long action, void *hcpu)
5551 {
5552         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5553
5554         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5555                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5556                 drain_pages(cpu);
5557
5558                 /*
5559                  * Spill the event counters of the dead processor
5560                  * into the current processors event counters.
5561                  * This artificially elevates the count of the current
5562                  * processor.
5563                  */
5564                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5565
5566                 /*
5567                  * Zero the differential counters of the dead processor
5568                  * so that the vm statistics are consistent.
5569                  *
5570                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5571                  * race with what we are doing.
5572                  */
5573                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5574         }
5575         return NOTIFY_OK;
5576 }
5577
5578 void __init page_alloc_init(void)
5579 {
5580         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5581 }
5582
5583 /*
5584  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5585  *      or min_free_kbytes changes.
5586  */
5587 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5588 {
5589         struct pglist_data *pgdat;
5590         unsigned long reserve_pages = 0;
5591         enum zone_type i, j;
5592
5593         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5594                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5595                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5596                         long max = 0;
5597
5598                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5599                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5600                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5601                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5602                         }
5603
5604                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5605                         max += high_wmark_pages(zone);
5606
5607                         if (max > zone->managed_pages)
5608                                 max = zone->managed_pages;
5609                         reserve_pages += max;
5610                         /*
5611                          * Lowmem reserves are not available to
5612                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5613                          * kswapd tries to balance zones to their high
5614                          * watermark.  As a result, neither should be
5615                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5616                          * situation where reclaim has to clean pages
5617                          * in order to balance the zones.
5618                          */
5619                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5620                 }
5621         }
5622         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5623         totalreserve_pages = reserve_pages;
5624 }
5625
5626 /*
5627  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5628  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5629  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5630  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5631  */
5632 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5633 {
5634         struct pglist_data *pgdat;
5635         enum zone_type j, idx;
5636
5637         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5638                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5639                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5640                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5641
5642                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5643
5644                         idx = j;
5645                         while (idx) {
5646                                 struct zone *lower_zone;
5647
5648                                 idx--;
5649
5650                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5651                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5652
5653                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5654                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5655                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5656                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5657                         }
5658                 }
5659         }
5660
5661         /* update totalreserve_pages */
5662         calculate_totalreserve_pages();
5663 }
5664
5665 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5666 {
5667         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5668         unsigned long lowmem_pages = 0;
5669         struct zone *zone;
5670         unsigned long flags;
5671
5672         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5673         for_each_zone(zone) {
5674                 if (!is_highmem(zone))
5675                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5676         }
5677
5678         for_each_zone(zone) {
5679                 u64 tmp;
5680
5681                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5682                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5683                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5684                 if (is_highmem(zone)) {
5685                         /*
5686                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5687                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5688                          * value here.
5689                          *
5690                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5691                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5692                          * not be capped for highmem.
5693                          */
5694                         unsigned long min_pages;
5695
5696                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5697                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5698                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5699                 } else {
5700                         /*
5701                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5702                          * proportionate to the zone's size.
5703                          */
5704                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5705                 }
5706
5707                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5708                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5709
5710                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5711                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5712                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5713
5714                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5715                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5716         }
5717
5718         /* update totalreserve_pages */
5719         calculate_totalreserve_pages();
5720 }
5721
5722 /**
5723  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5724  * or when memory is hot-{added|removed}
5725  *
5726  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5727  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5728  */
5729 void setup_per_zone_wmarks(void)
5730 {
5731         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5732         __setup_per_zone_wmarks();
5733         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5734 }
5735
5736 /*
5737  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5738  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5739  * to be referenced again before it is swapped out.
5740  *
5741  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5742  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5743  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5744  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5745  *
5746  * total     target    max
5747  * memory    ratio     inactive anon
5748  * -------------------------------------
5749  *   10MB       1         5MB
5750  *  100MB       1        50MB
5751  *    1GB       3       250MB
5752  *   10GB      10       0.9GB
5753  *  100GB      31         3GB
5754  *    1TB     101        10GB
5755  *   10TB     320        32GB
5756  */
5757 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5758 {
5759         unsigned int gb, ratio;
5760
5761         /* Zone size in gigabytes */
5762         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5763         if (gb)
5764                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5765         else
5766                 ratio = 1;
5767
5768         zone->inactive_ratio = ratio;
5769 }
5770
5771 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5772 {
5773         struct zone *zone;
5774
5775         for_each_zone(zone)
5776                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5777 }
5778
5779 /*
5780  * Initialise min_free_kbytes.
5781  *
5782  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5783  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5784  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5785  *
5786  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5787  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5788  *
5789  * which yields
5790  *
5791  * 16MB:        512k
5792  * 32MB:        724k
5793  * 64MB:        1024k
5794  * 128MB:       1448k
5795  * 256MB:       2048k
5796  * 512MB:       2896k
5797  * 1024MB:      4096k
5798  * 2048MB:      5792k
5799  * 4096MB:      8192k
5800  * 8192MB:      11584k
5801  * 16384MB:     16384k
5802  */
5803 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5804 {
5805         unsigned long lowmem_kbytes;
5806         int new_min_free_kbytes;
5807
5808         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5809         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5810
5811         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5812                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5813                 if (min_free_kbytes < 128)
5814                         min_free_kbytes = 128;
5815                 if (min_free_kbytes > 65536)
5816                         min_free_kbytes = 65536;
5817         } else {
5818                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5819                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5820         }
5821         setup_per_zone_wmarks();
5822         refresh_zone_stat_thresholds();
5823         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5824         setup_per_zone_inactive_ratio();
5825         return 0;
5826 }
5827 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5828
5829 /*
5830  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5831  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5832  *      changes.
5833  */
5834 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5835         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5836 {
5837         int rc;
5838
5839         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5840         if (rc)
5841                 return rc;
5842
5843         if (write) {
5844                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5845                 setup_per_zone_wmarks();
5846         }
5847         return 0;
5848 }
5849
5850 #ifdef CONFIG_NUMA
5851 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5852         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5853 {
5854         struct zone *zone;
5855         int rc;
5856
5857         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5858         if (rc)
5859                 return rc;
5860
5861         for_each_zone(zone)
5862                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5863                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5864         return 0;
5865 }
5866
5867 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5868         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5869 {
5870         struct zone *zone;
5871         int rc;
5872
5873         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5874         if (rc)
5875                 return rc;
5876
5877         for_each_zone(zone)
5878                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5879                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5880         return 0;
5881 }
5882 #endif
5883
5884 /*
5885  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5886  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5887  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5888  *
5889  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5890  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5891  * if in function of the boot time zone sizes.
5892  */
5893 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5894         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5895 {
5896         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5897         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5898         return 0;
5899 }
5900
5901 /*
5902  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5903  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5904  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5905  */
5906 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5907         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5908 {
5909         struct zone *zone;
5910         int old_percpu_pagelist_fraction;
5911         int ret;
5912
5913         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5914         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5915
5916         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5917         if (!write || ret < 0)
5918                 goto out;
5919
5920         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5921         if (percpu_pagelist_fraction &&
5922             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5923                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5924                 ret = -EINVAL;
5925                 goto out;
5926         }
5927
5928         /* No change? */
5929         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5930                 goto out;
5931
5932         for_each_populated_zone(zone) {
5933                 unsigned int cpu;
5934
5935                 for_each_possible_cpu(cpu)
5936                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5937                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5938         }
5939 out:
5940         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5941         return ret;
5942 }
5943
5944 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5945
5946 #ifdef CONFIG_NUMA
5947 static int __init set_hashdist(char *str)
5948 {
5949         if (!str)
5950                 return 0;
5951         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5952         return 1;
5953 }
5954 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5955 #endif
5956
5957 /*
5958  * allocate a large system hash table from bootmem
5959  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5960  *   quantity of entries
5961  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5962  */
5963 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5964                                      unsigned long bucketsize,
5965                                      unsigned long numentries,
5966                                      int scale,
5967                                      int flags,
5968                                      unsigned int *_hash_shift,
5969                                      unsigned int *_hash_mask,
5970                                      unsigned long low_limit,
5971                                      unsigned long high_limit)
5972 {
5973         unsigned long long max = high_limit;
5974         unsigned long log2qty, size;
5975         void *table = NULL;
5976
5977         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5978         if (!numentries) {
5979                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5980                 numentries = nr_kernel_pages;
5981
5982                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5983                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5984                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5985
5986                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5987                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5988                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5989                 else
5990                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5991
5992                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5993                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5994                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5995                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5996                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5997                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5998                                 BUG_ON(!numentries);
5999                         }
6000                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6001                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6002         }
6003         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6004
6005         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6006         if (max == 0) {
6007                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6008                 do_div(max, bucketsize);
6009         }
6010         max = min(max, 0x80000000ULL);
6011
6012         if (numentries < low_limit)
6013                 numentries = low_limit;
6014         if (numentries > max)
6015                 numentries = max;
6016
6017         log2qty = ilog2(numentries);
6018
6019         do {
6020                 size = bucketsize << log2qty;
6021                 if (flags & HASH_EARLY)
6022                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6023                 else if (hashdist)
6024                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6025                 else {
6026                         /*
6027                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6028                          * some pages at the end of hash table which
6029                          * alloc_pages_exact() automatically does
6030                          */
6031                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6032                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6033                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6034                         }
6035                 }
6036         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6037
6038         if (!table)
6039                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6040
6041         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6042                tablename,
6043                (1UL << log2qty),
6044                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6045                size);
6046
6047         if (_hash_shift)
6048                 *_hash_shift = log2qty;
6049         if (_hash_mask)
6050                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6051
6052         return table;
6053 }
6054
6055 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6056 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6057                                                         unsigned long pfn)
6058 {
6059 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6060         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6061 #else
6062         return zone->pageblock_flags;
6063 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6064 }
6065
6066 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6067 {
6068 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6069         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6070         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6071 #else
6072         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6073         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6074 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6075 }
6076
6077 /**
6078  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6079  * @page: The page within the block of interest
6080  * @pfn: The target page frame number
6081  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6082  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6083  *
6084  * Return: pageblock_bits flags
6085  */
6086 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6087                                         unsigned long end_bitidx,
6088                                         unsigned long mask)
6089 {
6090         struct zone *zone;
6091         unsigned long *bitmap;
6092         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6093         unsigned long word;
6094
6095         zone = page_zone(page);
6096         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6097         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6098         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6099         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6100
6101         word = bitmap[word_bitidx];
6102         bitidx += end_bitidx;
6103         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6104 }
6105
6106 /**
6107  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6108  * @page: The page within the block of interest
6109  * @flags: The flags to set
6110  * @pfn: The target page frame number
6111  * @end_bitidx: The last bit of interest
6112  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6113  */
6114 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6115                                         unsigned long pfn,
6116                                         unsigned long end_bitidx,
6117                                         unsigned long mask)
6118 {
6119         struct zone *zone;
6120         unsigned long *bitmap;
6121         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6122         unsigned long old_word, word;
6123
6124         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6125
6126         zone = page_zone(page);
6127         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6128         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6129         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6130         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6131
6132         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6133
6134         bitidx += end_bitidx;
6135         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6136         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6137
6138         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6139         for (;;) {
6140                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6141                 if (word == old_word)
6142                         break;
6143                 word = old_word;
6144         }
6145 }
6146
6147 /*
6148  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6149  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6150  *
6151  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6152  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6153  * expect this function should be exact.
6154  */
6155 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6156                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6157 {
6158         unsigned long pfn, iter, found;
6159         int mt;
6160
6161         /*
6162          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6163          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6164          */
6165         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6166                 return false;
6167         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6168         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6169                 return false;
6170
6171         pfn = page_to_pfn(page);
6172         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6173                 unsigned long check = pfn + iter;
6174
6175                 if (!pfn_valid_within(check))
6176                         continue;
6177
6178                 page = pfn_to_page(check);
6179
6180                 /*
6181                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6182                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6183                  * handle each tail page individually in migration.
6184                  */
6185                 if (PageHuge(page)) {
6186                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6187                         continue;
6188                 }
6189
6190                 /*
6191                  * We can't use page_count without pin a page
6192                  * because another CPU can free compound page.
6193                  * This check already skips compound tails of THP
6194                  * because their page->_count is zero at all time.
6195                  */
6196                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6197                         if (PageBuddy(page))
6198                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6199                         continue;
6200                 }
6201
6202                 /*
6203                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6204                  * page_count() is not 0.
6205                  */
6206                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6207                         continue;
6208
6209                 if (!PageLRU(page))
6210                         found++;
6211                 /*
6212                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6213                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6214                  * and it still to be fixed.
6215                  */
6216                 /*
6217                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6218                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6219                  *
6220                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6221                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6222                  * page at boot.
6223                  */
6224                 if (found > count)
6225                         return true;
6226         }
6227         return false;
6228 }
6229
6230 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6231 {
6232         struct zone *zone;
6233         unsigned long pfn;
6234
6235         /*
6236          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6237          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6238          * the zone but still within the section.
6239          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6240          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6241          */
6242         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6243                 return false;
6244
6245         zone = page_zone(page);
6246         pfn = page_to_pfn(page);
6247         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6248                 return false;
6249
6250         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6251 }
6252
6253 #ifdef CONFIG_CMA
6254
6255 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6256 {
6257         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6258                              pageblock_nr_pages) - 1);
6259 }
6260
6261 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6262 {
6263         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6264                                 pageblock_nr_pages));
6265 }
6266
6267 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6268 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6269                                         unsigned long start, unsigned long end)
6270 {
6271         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6272         unsigned long nr_reclaimed;
6273         unsigned long pfn = start;
6274         unsigned int tries = 0;
6275         int ret = 0;
6276
6277         migrate_prep();
6278
6279         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6280                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6281                         ret = -EINTR;
6282                         break;
6283                 }
6284
6285                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6286                         cc->nr_migratepages = 0;
6287                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6288                         if (!pfn) {
6289                                 ret = -EINTR;
6290                                 break;
6291                         }
6292                         tries = 0;
6293                 } else if (++tries == 5) {
6294                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6295                         break;
6296                 }
6297
6298                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6299                                                         &cc->migratepages);
6300                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6301
6302                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6303                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6304         }
6305         if (ret < 0) {
6306                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6307                 return ret;
6308         }
6309         return 0;
6310 }
6311
6312 /**
6313  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6314  * @start:      start PFN to allocate
6315  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6316  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6317  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6318  *                      in range must have the same migratetype and it must
6319  *                      be either of the two.
6320  *
6321  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6322  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6323  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6324  * pages fall in.
6325  *
6326  * The PFN range must belong to a single zone.
6327  *
6328  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6329  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6330  * need to be freed with free_contig_range().
6331  */
6332 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6333                        unsigned migratetype)
6334 {
6335         unsigned long outer_start, outer_end;
6336         int ret = 0, order;
6337
6338         struct compact_control cc = {
6339                 .nr_migratepages = 0,
6340                 .order = -1,
6341                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6342                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6343                 .ignore_skip_hint = true,
6344         };
6345         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6346
6347         /*
6348          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6349          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6350          * have different sizes, and due to the way page allocator
6351          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6352          * that page allocator won't try to merge buddies from
6353          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6354          * other migration type.
6355          *
6356          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6357          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6358          * we are interested in).  This will put all the pages in
6359          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6360          *
6361          * When this is done, we take the pages in range from page
6362          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6363          * page allocator will never consider using them.
6364          *
6365          * This lets us mark the pageblocks back as
6366          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6367          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6368          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6369          */
6370
6371         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6372                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6373                                        false);
6374         if (ret)
6375                 return ret;
6376
6377         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6378         if (ret)
6379                 goto done;
6380
6381         /*
6382          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6383          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6384          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6385          * What we are going to do is to allocate all pages from
6386          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6387          *
6388          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6389          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6390          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6391          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6392          * once this is done free the pages we are not interested in.
6393          *
6394          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6395          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6396          */
6397
6398         lru_add_drain_all();
6399         drain_all_pages();
6400
6401         order = 0;
6402         outer_start = start;
6403         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6404                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6405                         ret = -EBUSY;
6406                         goto done;
6407                 }
6408                 outer_start &= ~0UL << order;
6409         }
6410
6411         /* Make sure the range is really isolated. */
6412         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6413                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6414                        outer_start, end);
6415                 ret = -EBUSY;
6416                 goto done;
6417         }
6418
6419
6420         /* Grab isolated pages from freelists. */
6421         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6422         if (!outer_end) {
6423                 ret = -EBUSY;
6424                 goto done;
6425         }
6426
6427         /* Free head and tail (if any) */
6428         if (start != outer_start)
6429                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6430         if (end != outer_end)
6431                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6432
6433 done:
6434         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6435                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6436         return ret;
6437 }
6438
6439 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6440 {
6441         unsigned int count = 0;
6442
6443         for (; nr_pages--; pfn++) {
6444                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6445
6446                 count += page_count(page) != 1;
6447                 __free_page(page);
6448         }
6449         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6450 }
6451 #endif
6452
6453 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6454 /*
6455  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6456  * page high values need to be recalulated.
6457  */
6458 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6459 {
6460         unsigned cpu;
6461         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6462         for_each_possible_cpu(cpu)
6463                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6464                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6465         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6466 }
6467 #endif
6468
6469 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6470 {
6471         unsigned long flags;
6472         int cpu;
6473         struct per_cpu_pageset *pset;
6474
6475         /* avoid races with drain_pages()  */
6476         local_irq_save(flags);
6477         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6478                 for_each_online_cpu(cpu) {
6479                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6480                         drain_zonestat(zone, pset);
6481                 }
6482                 free_percpu(zone->pageset);
6483                 zone->pageset = &boot_pageset;
6484         }
6485         local_irq_restore(flags);
6486 }
6487
6488 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6489 /*
6490  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6491  */
6492 void
6493 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6494 {
6495         struct page *page;
6496         struct zone *zone;
6497         unsigned int order, i;
6498         unsigned long pfn;
6499         unsigned long flags;
6500         /* find the first valid pfn */
6501         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6502                 if (pfn_valid(pfn))
6503                         break;
6504         if (pfn == end_pfn)
6505                 return;
6506         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6507         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6508         pfn = start_pfn;
6509         while (pfn < end_pfn) {
6510                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6511                         pfn++;
6512                         continue;
6513                 }
6514                 page = pfn_to_page(pfn);
6515                 /*
6516                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6517                  * page_count() is not 0.
6518                  */
6519                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6520                         pfn++;
6521                         SetPageReserved(page);
6522                         continue;
6523                 }
6524
6525                 BUG_ON(page_count(page));
6526                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6527                 order = page_order(page);
6528 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6529                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6530                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6531 #endif
6532                 list_del(&page->lru);
6533                 rmv_page_order(page);
6534                 zone->free_area[order].nr_free--;
6535                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6536                         SetPageReserved((page+i));
6537                 pfn += (1 << order);
6538         }
6539         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6540 }
6541 #endif
6542
6543 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6544 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6545 {
6546         struct zone *zone = page_zone(page);
6547         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6548         unsigned long flags;
6549         unsigned int order;
6550
6551         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6552         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6553                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6554
6555                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6556                         break;
6557         }
6558         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6559
6560         return order < MAX_ORDER;
6561 }
6562 #endif