e0a39d328ca1881db18147640099cad79fb5d522
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page_ext.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
265                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
266                         start_pfn, start_pfn + sp);
267
268         return ret;
269 }
270
271 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
272 {
273         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
274                 return 0;
275         if (zone != page_zone(page))
276                 return 0;
277
278         return 1;
279 }
280 /*
281  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
282  */
283 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
286                 return 1;
287         if (!page_is_consistent(zone, page))
288                 return 1;
289
290         return 0;
291 }
292 #else
293 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
294 {
295         return 0;
296 }
297 #endif
298
299 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
300                 unsigned long bad_flags)
301 {
302         static unsigned long resume;
303         static unsigned long nr_shown;
304         static unsigned long nr_unshown;
305
306         /* Don't complain about poisoned pages */
307         if (PageHWPoison(page)) {
308                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
309                 return;
310         }
311
312         /*
313          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
314          * or allow a steady drip of one report per second.
315          */
316         if (nr_shown == 60) {
317                 if (time_before(jiffies, resume)) {
318                         nr_unshown++;
319                         goto out;
320                 }
321                 if (nr_unshown) {
322                         printk(KERN_ALERT
323                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
324                                 nr_unshown);
325                         nr_unshown = 0;
326                 }
327                 nr_shown = 0;
328         }
329         if (nr_shown++ == 0)
330                 resume = jiffies + 60 * HZ;
331
332         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
333                 current->comm, page_to_pfn(page));
334         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
335
336         print_modules();
337         dump_stack();
338 out:
339         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
340         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
341         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
342 }
343
344 /*
345  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
346  *
347  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
348  *
349  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
350  *
351  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
352  * pointing at the head page.
353  *
354  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
355  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
356  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
357  */
358
359 static void free_compound_page(struct page *page)
360 {
361         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
362 }
363
364 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
365 {
366         int i;
367         int nr_pages = 1 << order;
368
369         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
370         set_compound_order(page, order);
371         __SetPageHead(page);
372         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
373                 struct page *p = page + i;
374                 set_page_count(p, 0);
375                 p->first_page = page;
376                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
377                 smp_wmb();
378                 __SetPageTail(p);
379         }
380 }
381
382 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
383 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
384 {
385         int i;
386         int nr_pages = 1 << order;
387         int bad = 0;
388
389         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
390                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
391                 bad++;
392         }
393
394         __ClearPageHead(page);
395
396         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
397                 struct page *p = page + i;
398
399                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
400                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
401                         bad++;
402                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
403                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
404                         bad++;
405                 }
406                 __ClearPageTail(p);
407         }
408
409         return bad;
410 }
411
412 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
413                                                         gfp_t gfp_flags)
414 {
415         int i;
416
417         /*
418          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
419          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
420          */
421         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
422         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
423                 clear_highpage(page + i);
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
427 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
428 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
429
430 static bool need_debug_guardpage(void)
431 {
432         return true;
433 }
434
435 static void init_debug_guardpage(void)
436 {
437         _debug_guardpage_enabled = true;
438 }
439
440 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
441         .need = need_debug_guardpage,
442         .init = init_debug_guardpage,
443 };
444
445 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
446 {
447         unsigned long res;
448
449         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
450                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
451                 return 0;
452         }
453         _debug_guardpage_minorder = res;
454         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
455         return 0;
456 }
457 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
458
459 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
460                                 unsigned int order, int migratetype)
461 {
462         struct page_ext *page_ext;
463
464         if (!debug_guardpage_enabled())
465                 return;
466
467         page_ext = lookup_page_ext(page);
468         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
469
470         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
471         set_page_private(page, order);
472         /* Guard pages are not available for any usage */
473         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
474 }
475
476 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
477                                 unsigned int order, int migratetype)
478 {
479         struct page_ext *page_ext;
480
481         if (!debug_guardpage_enabled())
482                 return;
483
484         page_ext = lookup_page_ext(page);
485         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
486
487         set_page_private(page, 0);
488         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
489                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
490 }
491 #else
492 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
493 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
494                                 unsigned int order, int migratetype) {}
495 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
496                                 unsigned int order, int migratetype) {}
497 #endif
498
499 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
500 {
501         set_page_private(page, order);
502         __SetPageBuddy(page);
503 }
504
505 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
506 {
507         __ClearPageBuddy(page);
508         set_page_private(page, 0);
509 }
510
511 /*
512  * This function checks whether a page is free && is the buddy
513  * we can do coalesce a page and its buddy if
514  * (a) the buddy is not in a hole &&
515  * (b) the buddy is in the buddy system &&
516  * (c) a page and its buddy have the same order &&
517  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
518  *
519  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
520  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
521  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
522  * serialized by zone->lock.
523  *
524  * For recording page's order, we use page_private(page).
525  */
526 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
527                                                         unsigned int order)
528 {
529         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
530                 return 0;
531
532         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
533                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
534
535                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
536                         return 0;
537
538                 return 1;
539         }
540
541         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
542                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
543
544                 /*
545                  * zone check is done late to avoid uselessly
546                  * calculating zone/node ids for pages that could
547                  * never merge.
548                  */
549                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
550                         return 0;
551
552                 return 1;
553         }
554         return 0;
555 }
556
557 /*
558  * Freeing function for a buddy system allocator.
559  *
560  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
561  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
562  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
563  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
564  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
565  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
566  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
567  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
568  * parts of the VM system.
569  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
570  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
571  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
572  * field.
573  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
574  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
575  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
576  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
577  * triggers coalescing into a block of larger size.
578  *
579  * -- nyc
580  */
581
582 static inline void __free_one_page(struct page *page,
583                 unsigned long pfn,
584                 struct zone *zone, unsigned int order,
585                 int migratetype)
586 {
587         unsigned long page_idx;
588         unsigned long combined_idx;
589         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
590         struct page *buddy;
591         int max_order = MAX_ORDER;
592
593         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
594
595         if (unlikely(PageCompound(page)))
596                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
597                         return;
598
599         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
600         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
601                 /*
602                  * We restrict max order of merging to prevent merge
603                  * between freepages on isolate pageblock and normal
604                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
605                  * could cause incorrect freepage accounting.
606                  */
607                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
608         } else {
609                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
610         }
611
612         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
613
614         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
615         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
616
617         while (order < max_order - 1) {
618                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
619                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
620                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
621                         break;
622                 /*
623                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
624                  * merge with it and move up one order.
625                  */
626                 if (page_is_guard(buddy)) {
627                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
628                 } else {
629                         list_del(&buddy->lru);
630                         zone->free_area[order].nr_free--;
631                         rmv_page_order(buddy);
632                 }
633                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
634                 page = page + (combined_idx - page_idx);
635                 page_idx = combined_idx;
636                 order++;
637         }
638         set_page_order(page, order);
639
640         /*
641          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
642          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
643          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
644          * that is happening, add the free page to the tail of the list
645          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
646          * as a higher order page
647          */
648         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
649                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
650                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
651                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
652                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
653                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
654                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
655                         list_add_tail(&page->lru,
656                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
657                         goto out;
658                 }
659         }
660
661         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
662 out:
663         zone->free_area[order].nr_free++;
664 }
665
666 static inline int free_pages_check(struct page *page)
667 {
668         const char *bad_reason = NULL;
669         unsigned long bad_flags = 0;
670
671         if (unlikely(page_mapcount(page)))
672                 bad_reason = "nonzero mapcount";
673         if (unlikely(page->mapping != NULL))
674                 bad_reason = "non-NULL mapping";
675         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
676                 bad_reason = "nonzero _count";
677         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
678                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
679                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
680         }
681 #ifdef CONFIG_MEMCG
682         if (unlikely(page->mem_cgroup))
683                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
684 #endif
685         if (unlikely(bad_reason)) {
686                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
687                 return 1;
688         }
689         page_cpupid_reset_last(page);
690         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
691                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
692         return 0;
693 }
694
695 /*
696  * Frees a number of pages from the PCP lists
697  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
698  * count is the number of pages to free.
699  *
700  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
701  * see if this freeing clears that state.
702  *
703  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
704  * pinned" detection logic.
705  */
706 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
707                                         struct per_cpu_pages *pcp)
708 {
709         int migratetype = 0;
710         int batch_free = 0;
711         int to_free = count;
712         unsigned long nr_scanned;
713
714         spin_lock(&zone->lock);
715         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
716         if (nr_scanned)
717                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
718
719         while (to_free) {
720                 struct page *page;
721                 struct list_head *list;
722
723                 /*
724                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
725                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
726                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
727                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
728                  * lists
729                  */
730                 do {
731                         batch_free++;
732                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
733                                 migratetype = 0;
734                         list = &pcp->lists[migratetype];
735                 } while (list_empty(list));
736
737                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
738                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
739                         batch_free = to_free;
740
741                 do {
742                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
743
744                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
745                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
746                         list_del(&page->lru);
747                         mt = get_freepage_migratetype(page);
748                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
749                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
750
751                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
752                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
753                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
754                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
755         }
756         spin_unlock(&zone->lock);
757 }
758
759 static void free_one_page(struct zone *zone,
760                                 struct page *page, unsigned long pfn,
761                                 unsigned int order,
762                                 int migratetype)
763 {
764         unsigned long nr_scanned;
765         spin_lock(&zone->lock);
766         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
767         if (nr_scanned)
768                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
769
770         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
771                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
772                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
773         }
774         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
775         spin_unlock(&zone->lock);
776 }
777
778 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
779 {
780         int i;
781         int bad = 0;
782
783         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
784         VM_BUG_ON_PAGE(PageHead(page) && compound_order(page) != order, page);
785
786         trace_mm_page_free(page, order);
787         kmemcheck_free_shadow(page, order);
788
789         if (PageAnon(page))
790                 page->mapping = NULL;
791         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
792                 bad += free_pages_check(page + i);
793         if (bad)
794                 return false;
795
796         if (!PageHighMem(page)) {
797                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
798                                            PAGE_SIZE << order);
799                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
800                                            PAGE_SIZE << order);
801         }
802         arch_free_page(page, order);
803         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
804
805         return true;
806 }
807
808 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
809 {
810         unsigned long flags;
811         int migratetype;
812         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
813
814         if (!free_pages_prepare(page, order))
815                 return;
816
817         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
818         local_irq_save(flags);
819         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
820         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
821         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
822         local_irq_restore(flags);
823 }
824
825 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
826 {
827         unsigned int nr_pages = 1 << order;
828         struct page *p = page;
829         unsigned int loop;
830
831         prefetchw(p);
832         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
833                 prefetchw(p + 1);
834                 __ClearPageReserved(p);
835                 set_page_count(p, 0);
836         }
837         __ClearPageReserved(p);
838         set_page_count(p, 0);
839
840         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
841         set_page_refcounted(page);
842         __free_pages(page, order);
843 }
844
845 #ifdef CONFIG_CMA
846 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
847 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
848 {
849         unsigned i = pageblock_nr_pages;
850         struct page *p = page;
851
852         do {
853                 __ClearPageReserved(p);
854                 set_page_count(p, 0);
855         } while (++p, --i);
856
857         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
858
859         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
860                 i = pageblock_nr_pages;
861                 p = page;
862                 do {
863                         set_page_refcounted(p);
864                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
865                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
866                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
867         } else {
868                 set_page_refcounted(page);
869                 __free_pages(page, pageblock_order);
870         }
871
872         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
873 }
874 #endif
875
876 /*
877  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
878  * Please do not alter this order without good reasons and regression
879  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
880  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
881  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
882  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
883  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
884  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
885  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
886  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
887  *
888  * -- nyc
889  */
890 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
891         int low, int high, struct free_area *area,
892         int migratetype)
893 {
894         unsigned long size = 1 << high;
895
896         while (high > low) {
897                 area--;
898                 high--;
899                 size >>= 1;
900                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
901
902                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
903                         debug_guardpage_enabled() &&
904                         high < debug_guardpage_minorder()) {
905                         /*
906                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
907                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
908                          * Corresponding page table entries will not be touched,
909                          * pages will stay not present in virtual address space
910                          */
911                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
912                         continue;
913                 }
914                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
915                 area->nr_free++;
916                 set_page_order(&page[size], high);
917         }
918 }
919
920 /*
921  * This page is about to be returned from the page allocator
922  */
923 static inline int check_new_page(struct page *page)
924 {
925         const char *bad_reason = NULL;
926         unsigned long bad_flags = 0;
927
928         if (unlikely(page_mapcount(page)))
929                 bad_reason = "nonzero mapcount";
930         if (unlikely(page->mapping != NULL))
931                 bad_reason = "non-NULL mapping";
932         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
933                 bad_reason = "nonzero _count";
934         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
935                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
936                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
937         }
938 #ifdef CONFIG_MEMCG
939         if (unlikely(page->mem_cgroup))
940                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
941 #endif
942         if (unlikely(bad_reason)) {
943                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
944                 return 1;
945         }
946         return 0;
947 }
948
949 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
950 {
951         int i;
952
953         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
954                 struct page *p = page + i;
955                 if (unlikely(check_new_page(p)))
956                         return 1;
957         }
958
959         set_page_private(page, 0);
960         set_page_refcounted(page);
961
962         arch_alloc_page(page, order);
963         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
964
965         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
966                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
967
968         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
969                 prep_compound_page(page, order);
970
971         return 0;
972 }
973
974 /*
975  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
976  * the smallest available page from the freelists
977  */
978 static inline
979 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
980                                                 int migratetype)
981 {
982         unsigned int current_order;
983         struct free_area *area;
984         struct page *page;
985
986         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
987         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
988                 area = &(zone->free_area[current_order]);
989                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
990                         continue;
991
992                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
993                                                         struct page, lru);
994                 list_del(&page->lru);
995                 rmv_page_order(page);
996                 area->nr_free--;
997                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
998                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
999                 return page;
1000         }
1001
1002         return NULL;
1003 }
1004
1005
1006 /*
1007  * This array describes the order lists are fallen back to when
1008  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1009  */
1010 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1011         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1012         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1013 #ifdef CONFIG_CMA
1014         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
1015         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1016 #else
1017         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1018 #endif
1019         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1020 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1021         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1022 #endif
1023 };
1024
1025 /*
1026  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1027  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1028  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1029  */
1030 int move_freepages(struct zone *zone,
1031                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1032                           int migratetype)
1033 {
1034         struct page *page;
1035         unsigned long order;
1036         int pages_moved = 0;
1037
1038 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1039         /*
1040          * page_zone is not safe to call in this context when
1041          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1042          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1043          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1044          * grouping pages by mobility
1045          */
1046         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1047 #endif
1048
1049         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1050                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1051                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1052
1053                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1054                         page++;
1055                         continue;
1056                 }
1057
1058                 if (!PageBuddy(page)) {
1059                         page++;
1060                         continue;
1061                 }
1062
1063                 order = page_order(page);
1064                 list_move(&page->lru,
1065                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1066                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1067                 page += 1 << order;
1068                 pages_moved += 1 << order;
1069         }
1070
1071         return pages_moved;
1072 }
1073
1074 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1075                                 int migratetype)
1076 {
1077         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1078         struct page *start_page, *end_page;
1079
1080         start_pfn = page_to_pfn(page);
1081         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1082         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1083         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1084         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1085
1086         /* Do not cross zone boundaries */
1087         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1088                 start_page = page;
1089         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1090                 return 0;
1091
1092         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1093 }
1094
1095 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1096                                         int start_order, int migratetype)
1097 {
1098         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1099
1100         while (nr_pageblocks--) {
1101                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1102                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1103         }
1104 }
1105
1106 /*
1107  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1108  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1109  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1110  *
1111  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1112  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1113  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1114  *
1115  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1116  * if it was unchanged).
1117  */
1118 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1119                                   int start_type, int fallback_type)
1120 {
1121         int current_order = page_order(page);
1122
1123         /*
1124          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1125          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1126          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1127          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1128          */
1129         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1130                 return fallback_type;
1131
1132         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1133         if (current_order >= pageblock_order) {
1134                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1135                 return start_type;
1136         }
1137
1138         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1139             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1140             page_group_by_mobility_disabled) {
1141                 int pages;
1142
1143                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1144
1145                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1146                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1147                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1148
1149                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1150                         return start_type;
1151                 }
1152
1153         }
1154
1155         return fallback_type;
1156 }
1157
1158 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1159 static inline struct page *
1160 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1161 {
1162         struct free_area *area;
1163         unsigned int current_order;
1164         struct page *page;
1165         int migratetype, new_type, i;
1166
1167         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1168         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1169                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1170                                 --current_order) {
1171                 for (i = 0;; i++) {
1172                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1173
1174                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1175                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1176                                 break;
1177
1178                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1179                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1180                                 continue;
1181
1182                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1183                                         struct page, lru);
1184                         area->nr_free--;
1185
1186                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1187                                                           start_migratetype,
1188                                                           migratetype);
1189
1190                         /* Remove the page from the freelists */
1191                         list_del(&page->lru);
1192                         rmv_page_order(page);
1193
1194                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1195                                new_type);
1196                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1197                          * migratetype depending on the decisions in
1198                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1199                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1200                          */
1201                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1202
1203                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1204                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1205
1206                         return page;
1207                 }
1208         }
1209
1210         return NULL;
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1215  * Call me with the zone->lock already held.
1216  */
1217 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1218                                                 int migratetype)
1219 {
1220         struct page *page;
1221
1222 retry_reserve:
1223         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1224
1225         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1226                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1227
1228                 /*
1229                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1230                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1231                  * and we want just one call site
1232                  */
1233                 if (!page) {
1234                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1235                         goto retry_reserve;
1236                 }
1237         }
1238
1239         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1240         return page;
1241 }
1242
1243 /*
1244  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1245  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1246  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1247  */
1248 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1249                         unsigned long count, struct list_head *list,
1250                         int migratetype, bool cold)
1251 {
1252         int i;
1253
1254         spin_lock(&zone->lock);
1255         for (i = 0; i < count; ++i) {
1256                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1257                 if (unlikely(page == NULL))
1258                         break;
1259
1260                 /*
1261                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1262                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1263                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1264                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1265                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1266                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1267                  * properly.
1268                  */
1269                 if (likely(!cold))
1270                         list_add(&page->lru, list);
1271                 else
1272                         list_add_tail(&page->lru, list);
1273                 list = &page->lru;
1274                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1275                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1276                                               -(1 << order));
1277         }
1278         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1279         spin_unlock(&zone->lock);
1280         return i;
1281 }
1282
1283 #ifdef CONFIG_NUMA
1284 /*
1285  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1286  * currently executing processor on remote nodes after they have
1287  * expired.
1288  *
1289  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1290  * a single processor.
1291  */
1292 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1293 {
1294         unsigned long flags;
1295         int to_drain, batch;
1296
1297         local_irq_save(flags);
1298         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1299         to_drain = min(pcp->count, batch);
1300         if (to_drain > 0) {
1301                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1302                 pcp->count -= to_drain;
1303         }
1304         local_irq_restore(flags);
1305 }
1306 #endif
1307
1308 /*
1309  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1310  *
1311  * The processor must either be the current processor and the
1312  * thread pinned to the current processor or a processor that
1313  * is not online.
1314  */
1315 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1316 {
1317         unsigned long flags;
1318         struct per_cpu_pageset *pset;
1319         struct per_cpu_pages *pcp;
1320
1321         local_irq_save(flags);
1322         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1323
1324         pcp = &pset->pcp;
1325         if (pcp->count) {
1326                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1327                 pcp->count = 0;
1328         }
1329         local_irq_restore(flags);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1334  *
1335  * The processor must either be the current processor and the
1336  * thread pinned to the current processor or a processor that
1337  * is not online.
1338  */
1339 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1340 {
1341         struct zone *zone;
1342
1343         for_each_populated_zone(zone) {
1344                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1345         }
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1350  *
1351  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1352  * the single zone's pages.
1353  */
1354 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1355 {
1356         int cpu = smp_processor_id();
1357
1358         if (zone)
1359                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1360         else
1361                 drain_pages(cpu);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1366  *
1367  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1368  *
1369  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1370  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1371  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1372  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1373  * before the call to on_each_cpu_mask().
1374  */
1375 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1376 {
1377         int cpu;
1378
1379         /*
1380          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1381          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1382          */
1383         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1384
1385         /*
1386          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1387          * as offline notification will cause the notified
1388          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1389          * disables preemption as part of its processing
1390          */
1391         for_each_online_cpu(cpu) {
1392                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1393                 struct zone *z;
1394                 bool has_pcps = false;
1395
1396                 if (zone) {
1397                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1398                         if (pcp->pcp.count)
1399                                 has_pcps = true;
1400                 } else {
1401                         for_each_populated_zone(z) {
1402                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1403                                 if (pcp->pcp.count) {
1404                                         has_pcps = true;
1405                                         break;
1406                                 }
1407                         }
1408                 }
1409
1410                 if (has_pcps)
1411                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1412                 else
1413                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1414         }
1415         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1416                                                                 zone, 1);
1417 }
1418
1419 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1420
1421 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1422 {
1423         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1424         unsigned long flags;
1425         unsigned int order, t;
1426         struct list_head *curr;
1427
1428         if (zone_is_empty(zone))
1429                 return;
1430
1431         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1432
1433         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1434         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1435                 if (pfn_valid(pfn)) {
1436                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1437
1438                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1439                                 swsusp_unset_page_free(page);
1440                 }
1441
1442         for_each_migratetype_order(order, t) {
1443                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1444                         unsigned long i;
1445
1446                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1447                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1448                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1449                 }
1450         }
1451         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1452 }
1453 #endif /* CONFIG_PM */
1454
1455 /*
1456  * Free a 0-order page
1457  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1458  */
1459 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1460 {
1461         struct zone *zone = page_zone(page);
1462         struct per_cpu_pages *pcp;
1463         unsigned long flags;
1464         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1465         int migratetype;
1466
1467         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1468                 return;
1469
1470         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1471         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1472         local_irq_save(flags);
1473         __count_vm_event(PGFREE);
1474
1475         /*
1476          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1477          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1478          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1479          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1480          * excessively into the page allocator
1481          */
1482         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1483                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1484                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1485                         goto out;
1486                 }
1487                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1488         }
1489
1490         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1491         if (!cold)
1492                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1493         else
1494                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1495         pcp->count++;
1496         if (pcp->count >= pcp->high) {
1497                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1498                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1499                 pcp->count -= batch;
1500         }
1501
1502 out:
1503         local_irq_restore(flags);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Free a list of 0-order pages
1508  */
1509 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1510 {
1511         struct page *page, *next;
1512
1513         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1514                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1515                 free_hot_cold_page(page, cold);
1516         }
1517 }
1518
1519 /*
1520  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1521  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1522  * Each sub-page must be freed individually.
1523  *
1524  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1525  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1526  */
1527 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1528 {
1529         int i;
1530
1531         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1532         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1533
1534 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1535         /*
1536          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1537          * otherwise free the whole shadow.
1538          */
1539         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1540                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1541 #endif
1542
1543         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1544                 set_page_refcounted(page + i);
1545 }
1546 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1547
1548 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1549 {
1550         unsigned long watermark;
1551         struct zone *zone;
1552         int mt;
1553
1554         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1555
1556         zone = page_zone(page);
1557         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1558
1559         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1560                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1561                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1562                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1563                         return 0;
1564
1565                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1566         }
1567
1568         /* Remove page from free list */
1569         list_del(&page->lru);
1570         zone->free_area[order].nr_free--;
1571         rmv_page_order(page);
1572
1573         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1574         if (order >= pageblock_order - 1) {
1575                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1576                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1577                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1578                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1579                                 set_pageblock_migratetype(page,
1580                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1581                 }
1582         }
1583
1584         return 1UL << order;
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1589  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1590  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1591  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1592  * are enabled.
1593  *
1594  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1595  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1596  */
1597 int split_free_page(struct page *page)
1598 {
1599         unsigned int order;
1600         int nr_pages;
1601
1602         order = page_order(page);
1603
1604         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1605         if (!nr_pages)
1606                 return 0;
1607
1608         /* Split into individual pages */
1609         set_page_refcounted(page);
1610         split_page(page, order);
1611         return nr_pages;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1616  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1617  * or two.
1618  */
1619 static inline
1620 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1621                         struct zone *zone, unsigned int order,
1622                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1623 {
1624         unsigned long flags;
1625         struct page *page;
1626         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1627
1628 again:
1629         if (likely(order == 0)) {
1630                 struct per_cpu_pages *pcp;
1631                 struct list_head *list;
1632
1633                 local_irq_save(flags);
1634                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1635                 list = &pcp->lists[migratetype];
1636                 if (list_empty(list)) {
1637                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1638                                         pcp->batch, list,
1639                                         migratetype, cold);
1640                         if (unlikely(list_empty(list)))
1641                                 goto failed;
1642                 }
1643
1644                 if (cold)
1645                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1646                 else
1647                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1648
1649                 list_del(&page->lru);
1650                 pcp->count--;
1651         } else {
1652                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1653                         /*
1654                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1655                          *
1656                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1657                          * properly detect and handle allocation failures.
1658                          *
1659                          * We most definitely don't want callers attempting to
1660                          * allocate greater than order-1 page units with
1661                          * __GFP_NOFAIL.
1662                          */
1663                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1664                 }
1665                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1666                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1667                 spin_unlock(&zone->lock);
1668                 if (!page)
1669                         goto failed;
1670                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1671                                           get_freepage_migratetype(page));
1672         }
1673
1674         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1675         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1676             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1677                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1678
1679         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1680         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1681         local_irq_restore(flags);
1682
1683         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1684         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1685                 goto again;
1686         return page;
1687
1688 failed:
1689         local_irq_restore(flags);
1690         return NULL;
1691 }
1692
1693 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1694
1695 static struct {
1696         struct fault_attr attr;
1697
1698         u32 ignore_gfp_highmem;
1699         u32 ignore_gfp_wait;
1700         u32 min_order;
1701 } fail_page_alloc = {
1702         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1703         .ignore_gfp_wait = 1,
1704         .ignore_gfp_highmem = 1,
1705         .min_order = 1,
1706 };
1707
1708 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1709 {
1710         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1711 }
1712 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1713
1714 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1715 {
1716         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1717                 return false;
1718         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1719                 return false;
1720         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1721                 return false;
1722         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1723                 return false;
1724
1725         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1726 }
1727
1728 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1729
1730 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1731 {
1732         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1733         struct dentry *dir;
1734
1735         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1736                                         &fail_page_alloc.attr);
1737         if (IS_ERR(dir))
1738                 return PTR_ERR(dir);
1739
1740         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1741                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1742                 goto fail;
1743         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1744                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1745                 goto fail;
1746         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1747                                 &fail_page_alloc.min_order))
1748                 goto fail;
1749
1750         return 0;
1751 fail:
1752         debugfs_remove_recursive(dir);
1753
1754         return -ENOMEM;
1755 }
1756
1757 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1758
1759 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1760
1761 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1762
1763 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1764 {
1765         return false;
1766 }
1767
1768 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1769
1770 /*
1771  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1772  * of the allocation.
1773  */
1774 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1775                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1776                         long free_pages)
1777 {
1778         /* free_pages may go negative - that's OK */
1779         long min = mark;
1780         int o;
1781         long free_cma = 0;
1782
1783         free_pages -= (1 << order) - 1;
1784         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1785                 min -= min / 2;
1786         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1787                 min -= min / 4;
1788 #ifdef CONFIG_CMA
1789         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1790         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1791                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1792 #endif
1793
1794         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1795                 return false;
1796         for (o = 0; o < order; o++) {
1797                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1798                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1799
1800                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1801                 min >>= 1;
1802
1803                 if (free_pages <= min)
1804                         return false;
1805         }
1806         return true;
1807 }
1808
1809 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1810                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1811 {
1812         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1813                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1814 }
1815
1816 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1817                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1818 {
1819         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1820
1821         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1822                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1823
1824         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1825                                                                 free_pages);
1826 }
1827
1828 #ifdef CONFIG_NUMA
1829 /*
1830  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1831  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1832  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1833  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1834  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1835  *
1836  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1837  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1838  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1839  *
1840  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1841  * nothing and returns NULL.
1842  *
1843  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1844  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1845  *
1846  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1847  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1848  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1849  * quickly as we can.
1850  */
1851 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1852 {
1853         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1854         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1855
1856         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1857         if (!zlc)
1858                 return NULL;
1859
1860         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1861                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1862                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1863         }
1864
1865         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1866                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1867                                         &node_states[N_MEMORY];
1868         return allowednodes;
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1873  * if it is worth looking at further for free memory:
1874  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1875  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1876  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1877  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1878  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1879  * else return false (zero) if it is not.
1880  *
1881  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1882  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1883  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1884  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1885  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1886  * into the second scan of the zonelist.
1887  *
1888  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1889  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1890  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1891  * unturned looking for a free page.
1892  */
1893 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1894                                                 nodemask_t *allowednodes)
1895 {
1896         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1897         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1898         int n;                          /* node that zone *z is on */
1899
1900         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1901         if (!zlc)
1902                 return 1;
1903
1904         i = z - zonelist->_zonerefs;
1905         n = zlc->z_to_n[i];
1906
1907         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1908         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1913  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1914  * from that zone don't waste time re-examining it.
1915  */
1916 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1917 {
1918         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1919         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1920
1921         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1922         if (!zlc)
1923                 return;
1924
1925         i = z - zonelist->_zonerefs;
1926
1927         set_bit(i, zlc->fullzones);
1928 }
1929
1930 /*
1931  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1932  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1933  */
1934 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1935 {
1936         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1937
1938         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1939         if (!zlc)
1940                 return;
1941
1942         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1943 }
1944
1945 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1946 {
1947         return local_zone->node == zone->node;
1948 }
1949
1950 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1951 {
1952         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1953                                 RECLAIM_DISTANCE;
1954 }
1955
1956 #else   /* CONFIG_NUMA */
1957
1958 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1959 {
1960         return NULL;
1961 }
1962
1963 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1964                                 nodemask_t *allowednodes)
1965 {
1966         return 1;
1967 }
1968
1969 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1970 {
1971 }
1972
1973 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1974 {
1975 }
1976
1977 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1978 {
1979         return true;
1980 }
1981
1982 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1983 {
1984         return true;
1985 }
1986
1987 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1988
1989 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1990 {
1991         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1992
1993         do {
1994                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1995                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1996                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1997                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1998         } while (zone++ != preferred_zone);
1999 }
2000
2001 /*
2002  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2003  * a page.
2004  */
2005 static struct page *
2006 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
2007                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
2008                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
2009 {
2010         struct zoneref *z;
2011         struct page *page = NULL;
2012         struct zone *zone;
2013         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2014         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2015         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2016         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2017                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2018         int nr_fair_skipped = 0;
2019         bool zonelist_rescan;
2020
2021 zonelist_scan:
2022         zonelist_rescan = false;
2023
2024         /*
2025          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2026          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2027          */
2028         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2029                                                 high_zoneidx, nodemask) {
2030                 unsigned long mark;
2031
2032                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2033                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2034                                 continue;
2035                 if (cpusets_enabled() &&
2036                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2037                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2038                                 continue;
2039                 /*
2040                  * Distribute pages in proportion to the individual
2041                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2042                  * page was allocated in should have no effect on the
2043                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2044                  */
2045                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2046                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2047                                 break;
2048                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2049                                 nr_fair_skipped++;
2050                                 continue;
2051                         }
2052                 }
2053                 /*
2054                  * When allocating a page cache page for writing, we
2055                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2056                  * limit, such that no single zone holds more than its
2057                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2058                  * The dirty limits take into account the zone's
2059                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2060                  * should be able to balance it without having to
2061                  * write pages from its LRU list.
2062                  *
2063                  * This may look like it could increase pressure on
2064                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2065                  * before they are full.  But the pages that do spill
2066                  * over are limited as the lower zones are protected
2067                  * by this very same mechanism.  It should not become
2068                  * a practical burden to them.
2069                  *
2070                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2071                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2072                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2073                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2074                  * zones are together not big enough to reach the
2075                  * global limit.  The proper fix for these situations
2076                  * will require awareness of zones in the
2077                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2078                  */
2079                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2080                         continue;
2081
2082                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2083                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2084                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2085                         int ret;
2086
2087                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2088                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2089                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2090                                 goto try_this_zone;
2091
2092                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2093                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2094                                 /*
2095                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2096                                  * and before considering the first zone allowed
2097                                  * by the cpuset.
2098                                  */
2099                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2100                                 zlc_active = 1;
2101                                 did_zlc_setup = 1;
2102                         }
2103
2104                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2105                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2106                                 goto this_zone_full;
2107
2108                         /*
2109                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2110                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2111                          */
2112                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2113                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2114                                 continue;
2115
2116                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2117                         switch (ret) {
2118                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2119                                 /* did not scan */
2120                                 continue;
2121                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2122                                 /* scanned but unreclaimable */
2123                                 continue;
2124                         default:
2125                                 /* did we reclaim enough */
2126                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2127                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2128                                         goto try_this_zone;
2129
2130                                 /*
2131                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2132                                  * Only mark the zone full if checking the min
2133                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2134                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2135                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2136                                  * when the watermark is between the low and
2137                                  * min watermarks.
2138                                  */
2139                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2140                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2141                                         goto this_zone_full;
2142
2143                                 continue;
2144                         }
2145                 }
2146
2147 try_this_zone:
2148                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2149                                                 gfp_mask, migratetype);
2150                 if (page)
2151                         break;
2152 this_zone_full:
2153                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2154                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2155         }
2156
2157         if (page) {
2158                 /*
2159                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2160                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2161                  * that the caller is taking steps that will free more
2162                  * memory. The caller should avoid the page being used
2163                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2164                  */
2165                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2166                 return page;
2167         }
2168
2169         /*
2170          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2171          * local node.  However, the local node might have free pages left
2172          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2173          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2174          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2175          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2176          */
2177         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2178                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2179                 if (nr_fair_skipped) {
2180                         zonelist_rescan = true;
2181                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2182                 }
2183                 if (nr_online_nodes > 1)
2184                         zonelist_rescan = true;
2185         }
2186
2187         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2188                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2189                 zlc_active = 0;
2190                 zonelist_rescan = true;
2191         }
2192
2193         if (zonelist_rescan)
2194                 goto zonelist_scan;
2195
2196         return NULL;
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2201  * meminfo in irq context.
2202  */
2203 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2204 {
2205         bool ret = false;
2206
2207 #if NODES_SHIFT > 8
2208         ret = in_interrupt();
2209 #endif
2210         return ret;
2211 }
2212
2213 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2214                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2215                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2216
2217 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2218 {
2219         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2220
2221         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2222             debug_guardpage_minorder() > 0)
2223                 return;
2224
2225         /*
2226          * This documents exceptions given to allocations in certain
2227          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2228          * of allowed nodes.
2229          */
2230         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2231                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2232                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2233                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2234         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2235                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2236
2237         if (fmt) {
2238                 struct va_format vaf;
2239                 va_list args;
2240
2241                 va_start(args, fmt);
2242
2243                 vaf.fmt = fmt;
2244                 vaf.va = &args;
2245
2246                 pr_warn("%pV", &vaf);
2247
2248                 va_end(args);
2249         }
2250
2251         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2252                 current->comm, order, gfp_mask);
2253
2254         dump_stack();
2255         if (!should_suppress_show_mem())
2256                 show_mem(filter);
2257 }
2258
2259 static inline int
2260 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2261                                 unsigned long did_some_progress,
2262                                 unsigned long pages_reclaimed)
2263 {
2264         /* Do not loop if specifically requested */
2265         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2266                 return 0;
2267
2268         /* Always retry if specifically requested */
2269         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2270                 return 1;
2271
2272         /*
2273          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2274          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2275          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2276          */
2277         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2278                 return 0;
2279
2280         /*
2281          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2282          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2283          * implementations.
2284          */
2285         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2286                 return 1;
2287
2288         /*
2289          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2290          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2291          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2292          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2293          * allocation still fails, we stop retrying.
2294          */
2295         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2296                 return 1;
2297
2298         return 0;
2299 }
2300
2301 static inline struct page *
2302 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2303         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2304         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2305         int classzone_idx, int migratetype)
2306 {
2307         struct page *page;
2308
2309         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2310         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2311                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2312                 return NULL;
2313         }
2314
2315         /*
2316          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2317          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2318          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2319          * See freeze_processes.
2320          */
2321         note_oom_kill();
2322
2323         /*
2324          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2325          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2326          * we're still under heavy pressure.
2327          */
2328         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2329                 order, zonelist, high_zoneidx,
2330                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2331                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2332         if (page)
2333                 goto out;
2334
2335         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2336                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2337                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2338                         goto out;
2339                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2340                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2341                         goto out;
2342                 /*
2343                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2344                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2345                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2346                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2347                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2348                  */
2349                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2350                         goto out;
2351         }
2352         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2353         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2354
2355 out:
2356         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2357         return page;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2361 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2362 static struct page *
2363 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2364         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2365         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2366         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2367         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2368 {
2369         unsigned long compact_result;
2370         struct page *page;
2371
2372         if (!order)
2373                 return NULL;
2374
2375         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2376         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2377                                                 nodemask, mode,
2378                                                 contended_compaction,
2379                                                 alloc_flags, classzone_idx);
2380         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2381
2382         switch (compact_result) {
2383         case COMPACT_DEFERRED:
2384                 *deferred_compaction = true;
2385                 /* fall-through */
2386         case COMPACT_SKIPPED:
2387                 return NULL;
2388         default:
2389                 break;
2390         }
2391
2392         /*
2393          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2394          * count a compaction stall
2395          */
2396         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2397
2398         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2399                         order, zonelist, high_zoneidx,
2400                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2401                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2402
2403         if (page) {
2404                 struct zone *zone = page_zone(page);
2405
2406                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2407                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2408                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2409                 return page;
2410         }
2411
2412         /*
2413          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2414          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2415          */
2416         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2417
2418         cond_resched();
2419
2420         return NULL;
2421 }
2422 #else
2423 static inline struct page *
2424 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2425         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2426         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2427         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2428         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2429 {
2430         return NULL;
2431 }
2432 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2433
2434 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2435 static int
2436 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2437                   nodemask_t *nodemask)
2438 {
2439         struct reclaim_state reclaim_state;
2440         int progress;
2441
2442         cond_resched();
2443
2444         /* We now go into synchronous reclaim */
2445         cpuset_memory_pressure_bump();
2446         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2447         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2448         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2449         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2450
2451         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2452
2453         current->reclaim_state = NULL;
2454         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2455         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2456
2457         cond_resched();
2458
2459         return progress;
2460 }
2461
2462 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2463 static inline struct page *
2464 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2465         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2466         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2467         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2468 {
2469         struct page *page = NULL;
2470         bool drained = false;
2471
2472         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2473                                                nodemask);
2474         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2475                 return NULL;
2476
2477         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2478         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2479                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2480
2481 retry:
2482         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2483                                         zonelist, high_zoneidx,
2484                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2485                                         preferred_zone, classzone_idx,
2486                                         migratetype);
2487
2488         /*
2489          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2490          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2491          */
2492         if (!page && !drained) {
2493                 drain_all_pages(NULL);
2494                 drained = true;
2495                 goto retry;
2496         }
2497
2498         return page;
2499 }
2500
2501 /*
2502  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2503  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2504  */
2505 static inline struct page *
2506 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2507         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2508         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2509         int classzone_idx, int migratetype)
2510 {
2511         struct page *page;
2512
2513         do {
2514                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2515                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2516                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2517
2518                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2519                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2520         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2521
2522         return page;
2523 }
2524
2525 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2526                              struct zonelist *zonelist,
2527                              enum zone_type high_zoneidx,
2528                              struct zone *preferred_zone,
2529                              nodemask_t *nodemask)
2530 {
2531         struct zoneref *z;
2532         struct zone *zone;
2533
2534         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2535                                                 high_zoneidx, nodemask)
2536                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2537 }
2538
2539 static inline int
2540 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2541 {
2542         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2543         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2544
2545         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2546         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2547
2548         /*
2549          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2550          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2551          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2552          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2553          */
2554         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2555
2556         if (atomic) {
2557                 /*
2558                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2559                  * if it can't schedule.
2560                  */
2561                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2562                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2563                 /*
2564                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2565                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2566                  */
2567                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2568         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2569                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2570
2571         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2572                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2573                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2574                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2575                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2576                 else if (!in_interrupt() &&
2577                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2578                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2579                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2580         }
2581 #ifdef CONFIG_CMA
2582         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2583                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2584 #endif
2585         return alloc_flags;
2586 }
2587
2588 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2589 {
2590         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2591 }
2592
2593 static inline struct page *
2594 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2595         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2596         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2597         int classzone_idx, int migratetype)
2598 {
2599         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2600         struct page *page = NULL;
2601         int alloc_flags;
2602         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2603         unsigned long did_some_progress;
2604         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2605         bool deferred_compaction = false;
2606         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2607
2608         /*
2609          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2610          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2611          * be using allocators in order of preference for an area that is
2612          * too large.
2613          */
2614         if (order >= MAX_ORDER) {
2615                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2616                 return NULL;
2617         }
2618
2619         /*
2620          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2621          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2622          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2623          * using a larger set of nodes after it has established that the
2624          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2625          * over allocated.
2626          */
2627         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2628             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2629                 goto nopage;
2630
2631 restart:
2632         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2633                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2634                                 preferred_zone, nodemask);
2635
2636         /*
2637          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2638          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2639          * to how we want to proceed.
2640          */
2641         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2642
2643         /*
2644          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2645          * cpusets.
2646          */
2647         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2648                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2649                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2650                                 NULL, &preferred_zone);
2651                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2652         }
2653
2654 rebalance:
2655         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2656         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2657                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2658                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2659         if (page)
2660                 goto got_pg;
2661
2662         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2663         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2664                 /*
2665                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2666                  * the allocation is high priority and these type of
2667                  * allocations are system rather than user orientated
2668                  */
2669                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2670
2671                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2672                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2673                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2674                 if (page) {
2675                         goto got_pg;
2676                 }
2677         }
2678
2679         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2680         if (!wait) {
2681                 /*
2682                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2683                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2684                  * type of allocation to fail.
2685                  */
2686                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2687                 goto nopage;
2688         }
2689
2690         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2691         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2692                 goto nopage;
2693
2694         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2695         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2696                 goto nopage;
2697
2698         /*
2699          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2700          * attempts after direct reclaim are synchronous
2701          */
2702         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2703                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2704                                         preferred_zone,
2705                                         classzone_idx, migratetype,
2706                                         migration_mode, &contended_compaction,
2707                                         &deferred_compaction);
2708         if (page)
2709                 goto got_pg;
2710
2711         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2712         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2713                 /*
2714                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2715                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2716                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2717                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2718                  * instead of entering direct reclaim.
2719                  */
2720                 if (deferred_compaction)
2721                         goto nopage;
2722
2723                 /*
2724                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2725                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2726                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2727                  * so we fallback to base pages instead.
2728                  */
2729                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2730                         goto nopage;
2731
2732                 /*
2733                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2734                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2735                  * khugepaged trying to collapse.
2736                  */
2737                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2738                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2739                         goto nopage;
2740         }
2741
2742         /*
2743          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2744          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2745          * khugepaged trying to collapse.
2746          */
2747         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2748                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2749                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2750
2751         /* Try direct reclaim and then allocating */
2752         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2753                                         zonelist, high_zoneidx,
2754                                         nodemask,
2755                                         alloc_flags, preferred_zone,
2756                                         classzone_idx, migratetype,
2757                                         &did_some_progress);
2758         if (page)
2759                 goto got_pg;
2760
2761         /*
2762          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2763          * running out of options and have to consider going OOM
2764          */
2765         if (!did_some_progress) {
2766                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2767                         if (oom_killer_disabled)
2768                                 goto nopage;
2769                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2770                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2771                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2772                                 goto nopage;
2773                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2774                                         zonelist, high_zoneidx,
2775                                         nodemask, preferred_zone,
2776                                         classzone_idx, migratetype);
2777                         if (page)
2778                                 goto got_pg;
2779
2780                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2781                                 /*
2782                                  * The oom killer is not called for high-order
2783                                  * allocations that may fail, so if no progress
2784                                  * is being made, there are no other options and
2785                                  * retrying is unlikely to help.
2786                                  */
2787                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2788                                         goto nopage;
2789                                 /*
2790                                  * The oom killer is not called for lowmem
2791                                  * allocations to prevent needlessly killing
2792                                  * innocent tasks.
2793                                  */
2794                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2795                                         goto nopage;
2796                         }
2797
2798                         goto restart;
2799                 }
2800         }
2801
2802         /* Check if we should retry the allocation */
2803         pages_reclaimed += did_some_progress;
2804         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2805                                                 pages_reclaimed)) {
2806                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2807                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2808                 goto rebalance;
2809         } else {
2810                 /*
2811                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2812                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2813                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2814                  */
2815                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2816                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2817                                         preferred_zone,
2818                                         classzone_idx, migratetype,
2819                                         migration_mode, &contended_compaction,
2820                                         &deferred_compaction);
2821                 if (page)
2822                         goto got_pg;
2823         }
2824
2825 nopage:
2826         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2827         return page;
2828 got_pg:
2829         if (kmemcheck_enabled)
2830                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2831
2832         return page;
2833 }
2834
2835 /*
2836  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2837  */
2838 struct page *
2839 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2840                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2841 {
2842         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2843         struct zone *preferred_zone;
2844         struct zoneref *preferred_zoneref;
2845         struct page *page = NULL;
2846         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2847         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2848         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2849         int classzone_idx;
2850
2851         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2852
2853         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2854
2855         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2856
2857         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2858                 return NULL;
2859
2860         /*
2861          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2862          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2863          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2864          */
2865         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2866                 return NULL;
2867
2868         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2869                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2870
2871 retry_cpuset:
2872         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2873
2874         /* The preferred zone is used for statistics later */
2875         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2876                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2877                                 &preferred_zone);
2878         if (!preferred_zone)
2879                 goto out;
2880         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2881
2882         /* First allocation attempt */
2883         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2884                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2885                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2886         if (unlikely(!page)) {
2887                 /*
2888                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2889                  * can deadlock because I/O on the device might not
2890                  * complete.
2891                  */
2892                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2893                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2894                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2895                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2896         }
2897
2898         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2899
2900 out:
2901         /*
2902          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2903          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2904          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2905          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2906          */
2907         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2908                 goto retry_cpuset;
2909
2910         return page;
2911 }
2912 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2913
2914 /*
2915  * Common helper functions.
2916  */
2917 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2918 {
2919         struct page *page;
2920
2921         /*
2922          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2923          * a highmem page
2924          */
2925         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2926
2927         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2928         if (!page)
2929                 return 0;
2930         return (unsigned long) page_address(page);
2931 }
2932 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2933
2934 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2935 {
2936         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2937 }
2938 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2939
2940 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2941 {
2942         if (put_page_testzero(page)) {
2943                 if (order == 0)
2944                         free_hot_cold_page(page, false);
2945                 else
2946                         __free_pages_ok(page, order);
2947         }
2948 }
2949
2950 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2951
2952 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2953 {
2954         if (addr != 0) {
2955                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2956                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2957         }
2958 }
2959
2960 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2961
2962 /*
2963  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2964  * of the current memory cgroup.
2965  *
2966  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2967  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2968  */
2969 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2970 {
2971         struct page *page;
2972         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2973
2974         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2975                 return NULL;
2976         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2977         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2978         return page;
2979 }
2980
2981 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2982 {
2983         struct page *page;
2984         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2985
2986         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2987                 return NULL;
2988         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2989         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2990         return page;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2995  * alloc_kmem_pages.
2996  */
2997 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2998 {
2999         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3000         __free_pages(page, order);
3001 }
3002
3003 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3004 {
3005         if (addr != 0) {
3006                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3007                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3008         }
3009 }
3010
3011 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3012 {
3013         if (addr) {
3014                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3015                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3016
3017                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3018                 while (used < alloc_end) {
3019                         free_page(used);
3020                         used += PAGE_SIZE;
3021                 }
3022         }
3023         return (void *)addr;
3024 }
3025
3026 /**
3027  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3028  * @size: the number of bytes to allocate
3029  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3030  *
3031  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3032  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3033  * allocate memory in power-of-two pages.
3034  *
3035  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3036  *
3037  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3038  */
3039 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3040 {
3041         unsigned int order = get_order(size);
3042         unsigned long addr;
3043
3044         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3045         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3046 }
3047 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3048
3049 /**
3050  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3051  *                         pages on a node.
3052  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3053  * @size: the number of bytes to allocate
3054  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3055  *
3056  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3057  * back.
3058  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3059  * but is not exact.
3060  */
3061 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3062 {
3063         unsigned order = get_order(size);
3064         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3065         if (!p)
3066                 return NULL;
3067         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3068 }
3069
3070 /**
3071  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3072  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3073  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3074  *
3075  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3076  */
3077 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3078 {
3079         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3080         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3081
3082         while (addr < end) {
3083                 free_page(addr);
3084                 addr += PAGE_SIZE;
3085         }
3086 }
3087 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3088
3089 /**
3090  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3091  * @offset: The zone index of the highest zone
3092  *
3093  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3094  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3095  * zone, the number of pages is calculated as:
3096  *     managed_pages - high_pages
3097  */
3098 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3099 {
3100         struct zoneref *z;
3101         struct zone *zone;
3102
3103         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3104         unsigned long sum = 0;
3105
3106         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3107
3108         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3109                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3110                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3111                 if (size > high)
3112                         sum += size - high;
3113         }
3114
3115         return sum;
3116 }
3117
3118 /**
3119  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3120  *
3121  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3122  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3123  */
3124 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3125 {
3126         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3127 }
3128 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3129
3130 /**
3131  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3132  *
3133  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3134  * high watermark within all zones.
3135  */
3136 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3137 {
3138         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3139 }
3140
3141 static inline void show_node(struct zone *zone)
3142 {
3143         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3144                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3145 }
3146
3147 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3148 {
3149         val->totalram = totalram_pages;
3150         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3151         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3152         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3153         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3154         val->freehigh = nr_free_highpages();
3155         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3156 }
3157
3158 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3159
3160 #ifdef CONFIG_NUMA
3161 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3162 {
3163         int zone_type;          /* needs to be signed */
3164         unsigned long managed_pages = 0;
3165         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3166
3167         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3168                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3169         val->totalram = managed_pages;
3170         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3171         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3173         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3174         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3175                         NR_FREE_PAGES);
3176 #else
3177         val->totalhigh = 0;
3178         val->freehigh = 0;
3179 #endif
3180         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3181 }
3182 #endif
3183
3184 /*
3185  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3186  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3187  */
3188 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3189 {
3190         bool ret = false;
3191         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3192
3193         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3194                 goto out;
3195
3196         do {
3197                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3198                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3199         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3200 out:
3201         return ret;
3202 }
3203
3204 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3205
3206 static void show_migration_types(unsigned char type)
3207 {
3208         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3209                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3210                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3211                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3212                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3213 #ifdef CONFIG_CMA
3214                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3215 #endif
3216 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3217                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3218 #endif
3219         };
3220         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3221         char *p = tmp;
3222         int i;
3223
3224         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3225                 if (type & (1 << i))
3226                         *p++ = types[i];
3227         }
3228
3229         *p = '\0';
3230         printk("(%s) ", tmp);
3231 }
3232
3233 /*
3234  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3235  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3236  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3237  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3238  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3239  */
3240 void show_free_areas(unsigned int filter)
3241 {
3242         int cpu;
3243         struct zone *zone;
3244
3245         for_each_populated_zone(zone) {
3246                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3247                         continue;
3248                 show_node(zone);
3249                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3250
3251                 for_each_online_cpu(cpu) {
3252                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3253
3254                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3255
3256                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3257                                cpu, pageset->pcp.high,
3258                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3259                 }
3260         }
3261
3262         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3263                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3264                 " unevictable:%lu"
3265                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3266                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3267                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3268                 " free_cma:%lu\n",
3269                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3270                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3271                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3272                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3273                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3274                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3275                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3276                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3277                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3278                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3279                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3280                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3281                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3282                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3283                 global_page_state(NR_SHMEM),
3284                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3285                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3286                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3287
3288         for_each_populated_zone(zone) {
3289                 int i;
3290
3291                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3292                         continue;
3293                 show_node(zone);
3294                 printk("%s"
3295                         " free:%lukB"
3296                         " min:%lukB"
3297                         " low:%lukB"
3298                         " high:%lukB"
3299                         " active_anon:%lukB"
3300                         " inactive_anon:%lukB"
3301                         " active_file:%lukB"
3302                         " inactive_file:%lukB"
3303                         " unevictable:%lukB"
3304                         " isolated(anon):%lukB"
3305                         " isolated(file):%lukB"
3306                         " present:%lukB"
3307                         " managed:%lukB"
3308                         " mlocked:%lukB"
3309                         " dirty:%lukB"
3310                         " writeback:%lukB"
3311                         " mapped:%lukB"
3312                         " shmem:%lukB"
3313                         " slab_reclaimable:%lukB"
3314                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3315                         " kernel_stack:%lukB"
3316                         " pagetables:%lukB"
3317                         " unstable:%lukB"
3318                         " bounce:%lukB"
3319                         " free_cma:%lukB"
3320                         " writeback_tmp:%lukB"
3321                         " pages_scanned:%lu"
3322                         " all_unreclaimable? %s"
3323                         "\n",
3324                         zone->name,
3325                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3326                         K(min_wmark_pages(zone)),
3327                         K(low_wmark_pages(zone)),
3328                         K(high_wmark_pages(zone)),
3329                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3330                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3331                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3332                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3333                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3334                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3335                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3336                         K(zone->present_pages),
3337                         K(zone->managed_pages),
3338                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3339                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3340                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3341                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3342                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3343                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3344                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3345                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3346                                 THREAD_SIZE / 1024,
3347                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3348                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3349                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3350                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3351                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3352                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3353                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3354                         );
3355                 printk("lowmem_reserve[]:");
3356                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3357                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3358                 printk("\n");
3359         }
3360
3361         for_each_populated_zone(zone) {
3362                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3363                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3364
3365                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3366                         continue;
3367                 show_node(zone);
3368                 printk("%s: ", zone->name);
3369
3370                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3371                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3372                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3373                         int type;
3374
3375                         nr[order] = area->nr_free;
3376                         total += nr[order] << order;
3377
3378                         types[order] = 0;
3379                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3380                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3381                                         types[order] |= 1 << type;
3382                         }
3383                 }
3384                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3385                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3386                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3387                         if (nr[order])
3388                                 show_migration_types(types[order]);
3389                 }
3390                 printk("= %lukB\n", K(total));
3391         }
3392
3393         hugetlb_show_meminfo();
3394
3395         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3396
3397         show_swap_cache_info();
3398 }
3399
3400 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3401 {
3402         zoneref->zone = zone;
3403         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Builds allocation fallback zone lists.
3408  *
3409  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3410  */
3411 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3412                                 int nr_zones)
3413 {
3414         struct zone *zone;
3415         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3416
3417         do {
3418                 zone_type--;
3419                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3420                 if (populated_zone(zone)) {
3421                         zoneref_set_zone(zone,
3422                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3423                         check_highest_zone(zone_type);
3424                 }
3425         } while (zone_type);
3426
3427         return nr_zones;
3428 }
3429
3430
3431 /*
3432  *  zonelist_order:
3433  *  0 = automatic detection of better ordering.
3434  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3435  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3436  *
3437  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3438  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3439  */
3440 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3441 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3442 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3443
3444 /* zonelist order in the kernel.
3445  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3446  */
3447 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3448 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3449
3450
3451 #ifdef CONFIG_NUMA
3452 /* The value user specified ....changed by config */
3453 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3454 /* string for sysctl */
3455 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3456 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3457
3458 /*
3459  * interface for configure zonelist ordering.
3460  * command line option "numa_zonelist_order"
3461  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3462  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3463  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3464  */
3465
3466 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3467 {
3468         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3469                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3470         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3471                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3472         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3473                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3474         } else {
3475                 printk(KERN_WARNING
3476                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3477                         "%s\n", s);
3478                 return -EINVAL;
3479         }
3480         return 0;
3481 }
3482
3483 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3484 {
3485         int ret;
3486
3487         if (!s)
3488                 return 0;
3489
3490         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3491         if (ret == 0)
3492                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3493
3494         return ret;
3495 }
3496 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3497
3498 /*
3499  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3500  */
3501 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3502                 void __user *buffer, size_t *length,
3503                 loff_t *ppos)
3504 {
3505         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3506         int ret;
3507         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3508
3509         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3510         if (write) {
3511                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3512                         ret = -EINVAL;
3513                         goto out;
3514                 }
3515                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3516         }
3517         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3518         if (ret)
3519                 goto out;
3520         if (write) {
3521                 int oldval = user_zonelist_order;
3522
3523                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3524                 if (ret) {
3525                         /*
3526                          * bogus value.  restore saved string
3527                          */
3528                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3529                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3530                         user_zonelist_order = oldval;
3531                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3532                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3533                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3534                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3535                 }
3536         }
3537 out:
3538         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3539         return ret;
3540 }
3541
3542
3543 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3544 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3545
3546 /**
3547  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3548  * @node: node whose fallback list we're appending
3549  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3550  *
3551  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3552  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3553  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3554  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3555  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3556  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3557  * on them otherwise.
3558  * It returns -1 if no node is found.
3559  */
3560 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3561 {
3562         int n, val;
3563         int min_val = INT_MAX;
3564         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3565         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3566
3567         /* Use the local node if we haven't already */
3568         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3569                 node_set(node, *used_node_mask);
3570                 return node;
3571         }
3572
3573         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3574
3575                 /* Don't want a node to appear more than once */
3576                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3577                         continue;
3578
3579                 /* Use the distance array to find the distance */
3580                 val = node_distance(node, n);
3581
3582                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3583                 val += (n < node);
3584
3585                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3586                 tmp = cpumask_of_node(n);
3587                 if (!cpumask_empty(tmp))
3588                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3589
3590                 /* Slight preference for less loaded node */
3591                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3592                 val += node_load[n];
3593
3594                 if (val < min_val) {
3595                         min_val = val;
3596                         best_node = n;
3597                 }
3598         }
3599
3600         if (best_node >= 0)
3601                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3602
3603         return best_node;
3604 }
3605
3606
3607 /*
3608  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3609  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3610  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3611  */
3612 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3613 {
3614         int j;
3615         struct zonelist *zonelist;
3616
3617         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3618         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3619                 ;
3620         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3621         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3622         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3623 }
3624
3625 /*
3626  * Build gfp_thisnode zonelists
3627  */
3628 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3629 {
3630         int j;
3631         struct zonelist *zonelist;
3632
3633         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3634         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3635         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3636         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3637 }
3638
3639 /*
3640  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3641  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3642  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3643  * may still exist in local DMA zone.
3644  */
3645 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3646
3647 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3648 {
3649         int pos, j, node;
3650         int zone_type;          /* needs to be signed */
3651         struct zone *z;
3652         struct zonelist *zonelist;
3653
3654         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3655         pos = 0;
3656         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3657                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3658                         node = node_order[j];
3659                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3660                         if (populated_zone(z)) {
3661                                 zoneref_set_zone(z,
3662                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3663                                 check_highest_zone(zone_type);
3664                         }
3665                 }
3666         }
3667         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3668         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3669 }
3670
3671 #if defined(CONFIG_64BIT)
3672 /*
3673  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3674  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3675  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3676  */
3677 static int default_zonelist_order(void)
3678 {
3679         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3680 }
3681 #else
3682 /*
3683  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3684  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3685  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3686  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3687  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3688  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3689  */
3690 static int default_zonelist_order(void)
3691 {
3692         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3693 }
3694 #endif /* CONFIG_64BIT */
3695
3696 static void set_zonelist_order(void)
3697 {
3698         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3699                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3700         else
3701                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3702 }
3703
3704 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3705 {
3706         int j, node, load;
3707         enum zone_type i;
3708         nodemask_t used_mask;
3709         int local_node, prev_node;
3710         struct zonelist *zonelist;
3711         int order = current_zonelist_order;
3712
3713         /* initialize zonelists */
3714         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3715                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3716                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3717                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3718         }
3719
3720         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3721         local_node = pgdat->node_id;
3722         load = nr_online_nodes;
3723         prev_node = local_node;
3724         nodes_clear(used_mask);
3725
3726         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3727         j = 0;
3728
3729         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3730                 /*
3731                  * We don't want to pressure a particular node.
3732                  * So adding penalty to the first node in same
3733                  * distance group to make it round-robin.
3734                  */
3735                 if (node_distance(local_node, node) !=
3736                     node_distance(local_node, prev_node))
3737                         node_load[node] = load;
3738
3739                 prev_node = node;
3740                 load--;
3741                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3742                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3743                 else
3744                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3745         }
3746
3747         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3748                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3749                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3750         }
3751
3752         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3753 }
3754
3755 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3756 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3757 {
3758         struct zonelist *zonelist;
3759         struct zonelist_cache *zlc;
3760         struct zoneref *z;
3761
3762         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3763         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3764         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3765         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3766                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3767 }
3768
3769 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3770 /*
3771  * Return node id of node used for "local" allocations.
3772  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3773  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3774  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3775  */
3776 int local_memory_node(int node)
3777 {
3778         struct zone *zone;
3779
3780         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3781                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3782                                    NULL,
3783                                    &zone);
3784         return zone->node;
3785 }
3786 #endif
3787
3788 #else   /* CONFIG_NUMA */
3789
3790 static void set_zonelist_order(void)
3791 {
3792         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3793 }
3794
3795 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3796 {
3797         int node, local_node;
3798         enum zone_type j;
3799         struct zonelist *zonelist;
3800
3801         local_node = pgdat->node_id;
3802
3803         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3804         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3805
3806         /*
3807          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3808          * of all the other nodes.
3809          * We don't want to pressure a particular node, so when
3810          * building the zones for node N, we make sure that the
3811          * zones coming right after the local ones are those from
3812          * node N+1 (modulo N)
3813          */
3814         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3815                 if (!node_online(node))
3816                         continue;
3817                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3818         }
3819         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3820                 if (!node_online(node))
3821                         continue;
3822                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3823         }
3824
3825         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3826         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3827 }
3828
3829 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3830 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3831 {
3832         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3833 }
3834
3835 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3836
3837 /*
3838  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3839  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3840  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3841  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3842  * with interrupts disabled.
3843  *
3844  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3845  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3846  * hotplugged processors.
3847  *
3848  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3849  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3850  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3851  */
3852 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3853 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3854 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3855
3856 /*
3857  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3858  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3859  */
3860 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3861
3862 /* return values int ....just for stop_machine() */
3863 static int __build_all_zonelists(void *data)
3864 {
3865         int nid;
3866         int cpu;
3867         pg_data_t *self = data;
3868
3869 #ifdef CONFIG_NUMA
3870         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3871 #endif
3872
3873         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3874                 build_zonelists(self);
3875                 build_zonelist_cache(self);
3876         }
3877
3878         for_each_online_node(nid) {
3879                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3880
3881                 build_zonelists(pgdat);
3882                 build_zonelist_cache(pgdat);
3883         }
3884
3885         /*
3886          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3887          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3888          * each zone will be allocated later when the per cpu
3889          * allocator is available.
3890          *
3891          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3892          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3893          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3894          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3895          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3896          * (a chicken-egg dilemma).
3897          */
3898         for_each_possible_cpu(cpu) {
3899                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3900
3901 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3902                 /*
3903                  * We now know the "local memory node" for each node--
3904                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3905                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3906                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3907                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3908                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3909                  */
3910                 if (cpu_online(cpu))
3911                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3912 #endif
3913         }
3914
3915         return 0;
3916 }
3917
3918 /*
3919  * Called with zonelists_mutex held always
3920  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3921  */
3922 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3923 {
3924         set_zonelist_order();
3925
3926         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3927                 __build_all_zonelists(NULL);
3928                 mminit_verify_zonelist();
3929                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3930         } else {
3931 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3932                 if (zone)
3933                         setup_zone_pageset(zone);
3934 #endif
3935                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3936                    of zonelist */
3937                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3938                 /* cpuset refresh routine should be here */
3939         }
3940         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3941         /*
3942          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3943          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3944          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3945          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3946          * disabled and enable it later
3947          */
3948         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3949                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3950         else
3951                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3952
3953         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3954                 "Total pages: %ld\n",
3955                         nr_online_nodes,
3956                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3957                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3958                         vm_total_pages);
3959 #ifdef CONFIG_NUMA
3960         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3961 #endif
3962 }
3963
3964 /*
3965  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3966  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3967  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3968  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3969  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3970  * conservative, even though it seems large.
3971  *
3972  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3973  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3974  */
3975 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3976
3977 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3978 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3979 {
3980         unsigned long size = 1;
3981
3982         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3983
3984         while (size < pages)
3985                 size <<= 1;
3986
3987         /*
3988          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3989          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3990          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3991          */
3992         size = min(size, 4096UL);
3993
3994         return max(size, 4UL);
3995 }
3996 #else
3997 /*
3998  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3999  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4000  *
4001  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4002  *
4003  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4004  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4005  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4006  *
4007  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4008  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4009  *
4010  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4011  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4012  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4013  */
4014 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4015 {
4016         return 4096UL;
4017 }
4018 #endif
4019
4020 /*
4021  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4022  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4023  * hash function before the remainder is taken.
4024  */
4025 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4026 {
4027         return ffz(~size);
4028 }
4029
4030 /*
4031  * Check if a pageblock contains reserved pages
4032  */
4033 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4034 {
4035         unsigned long pfn;
4036
4037         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4038                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4039                         return 1;
4040         }
4041         return 0;
4042 }
4043
4044 /*
4045  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4046  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4047  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4048  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4049  * blocks as reclaim kicks in
4050  */
4051 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4052 {
4053         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4054         struct page *page;
4055         unsigned long block_migratetype;
4056         int reserve;
4057         int old_reserve;
4058
4059         /*
4060          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4061          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4062          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4063          * the block.
4064          */
4065         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4066         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4067         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4068         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4069                                                         pageblock_order;
4070
4071         /*
4072          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4073          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4074          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4075          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4076          * future allocation of hugepages at runtime.
4077          */
4078         reserve = min(2, reserve);
4079         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4080
4081         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4082         if (reserve == old_reserve)
4083                 return;
4084         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4085
4086         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4087                 if (!pfn_valid(pfn))
4088                         continue;
4089                 page = pfn_to_page(pfn);
4090
4091                 /* Watch out for overlapping nodes */
4092                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4093                         continue;
4094
4095                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4096
4097                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4098                 if (reserve > 0) {
4099                         /*
4100                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4101                          * them.
4102                          */
4103                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4104                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4105                                 continue;
4106
4107                         /* If this block is reserved, account for it */
4108                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4109                                 reserve--;
4110                                 continue;
4111                         }
4112
4113                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4114                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4115                                 set_pageblock_migratetype(page,
4116                                                         MIGRATE_RESERVE);
4117                                 move_freepages_block(zone, page,
4118                                                         MIGRATE_RESERVE);
4119                                 reserve--;
4120                                 continue;
4121                         }
4122                 } else if (!old_reserve) {
4123                         /*
4124                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4125                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4126                          */
4127                         break;
4128                 }
4129
4130                 /*
4131                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4132                  * take it back
4133                  */
4134                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4135                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4136                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4137                 }
4138         }
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4143  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4144  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4145  */
4146 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4147                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4148 {
4149         struct page *page;
4150         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4151         unsigned long pfn;
4152         struct zone *z;
4153
4154         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4155                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4156
4157         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4158         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4159                 /*
4160                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4161                  * handed to this function.  They do not
4162                  * exist on hotplugged memory.
4163                  */
4164                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4165                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4166                                 continue;
4167                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4168                                 continue;
4169                 }
4170                 page = pfn_to_page(pfn);
4171                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4172                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4173                 init_page_count(page);
4174                 page_mapcount_reset(page);
4175                 page_cpupid_reset_last(page);
4176                 SetPageReserved(page);
4177                 /*
4178                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4179                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4180                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4181                  * the address space during boot when many long-lived
4182                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4183                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4184                  * setup_zone_migrate_reserve()
4185                  *
4186                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4187                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4188                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4189                  * pfn out of zone.
4190                  */
4191                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4192                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4193                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4194                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4195
4196                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4197 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4198                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4199                 if (!is_highmem_idx(zone))
4200                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4201 #endif
4202         }
4203 }
4204
4205 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4206 {
4207         unsigned int order, t;
4208         for_each_migratetype_order(order, t) {
4209                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4210                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4211         }
4212 }
4213
4214 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4215 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4216         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4217 #endif
4218
4219 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4220 {
4221 #ifdef CONFIG_MMU
4222         int batch;
4223
4224         /*
4225          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4226          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4227          *
4228          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4229          */
4230         batch = zone->managed_pages / 1024;
4231         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4232                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4233         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4234         if (batch < 1)
4235                 batch = 1;
4236
4237         /*
4238          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4239          * of 2 value was found to be more likely to have
4240          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4241          *
4242          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4243          * batches of pages, one task can end up with a lot
4244          * of pages of one half of the possible page colors
4245          * and the other with pages of the other colors.
4246          */
4247         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4248
4249         return batch;
4250
4251 #else
4252         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4253          * conditions.
4254          *
4255          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4256          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4257          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4258          *
4259          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4260          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4261          * can be a significant delay between the individual batches being
4262          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4263          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4264          */
4265         return 0;
4266 #endif
4267 }
4268
4269 /*
4270  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4271  * ->batch must never be higher then ->high.
4272  * The following function updates them in a safe manner without read side
4273  * locking.
4274  *
4275  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4276  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4277  *
4278  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4279  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4280  * exist).
4281  */
4282 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4283                 unsigned long batch)
4284 {
4285        /* start with a fail safe value for batch */
4286         pcp->batch = 1;
4287         smp_wmb();
4288
4289        /* Update high, then batch, in order */
4290         pcp->high = high;
4291         smp_wmb();
4292
4293         pcp->batch = batch;
4294 }
4295
4296 /* a companion to pageset_set_high() */
4297 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4298 {
4299         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4300 }
4301
4302 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4303 {
4304         struct per_cpu_pages *pcp;
4305         int migratetype;
4306
4307         memset(p, 0, sizeof(*p));
4308
4309         pcp = &p->pcp;
4310         pcp->count = 0;
4311         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4312                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4313 }
4314
4315 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4316 {
4317         pageset_init(p);
4318         pageset_set_batch(p, batch);
4319 }
4320
4321 /*
4322  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4323  * to the value high for the pageset p.
4324  */
4325 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4326                                 unsigned long high)
4327 {
4328         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4329         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4330                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4331
4332         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4333 }
4334
4335 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4336                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4337 {
4338         if (percpu_pagelist_fraction)
4339                 pageset_set_high(pcp,
4340                         (zone->managed_pages /
4341                                 percpu_pagelist_fraction));
4342         else
4343                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4344 }
4345
4346 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4347 {
4348         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4349
4350         pageset_init(pcp);
4351         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4352 }
4353
4354 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4355 {
4356         int cpu;
4357         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4358         for_each_possible_cpu(cpu)
4359                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4364  * Before this call only boot pagesets were available.
4365  */
4366 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4367 {
4368         struct zone *zone;
4369
4370         for_each_populated_zone(zone)
4371                 setup_zone_pageset(zone);
4372 }
4373
4374 static noinline __init_refok
4375 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4376 {
4377         int i;
4378         size_t alloc_size;
4379
4380         /*
4381          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4382          * per zone.
4383          */
4384         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4385                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4386         zone->wait_table_bits =
4387                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4388         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4389                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4390
4391         if (!slab_is_available()) {
4392                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4393                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4394                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4395         } else {
4396                 /*
4397                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4398                  * via memory hot-add.
4399                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4400                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4401                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4402                  * node itself as well.
4403                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4404                  * necessary.
4405                  */
4406                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4407         }
4408         if (!zone->wait_table)
4409                 return -ENOMEM;
4410
4411         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4412                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4413
4414         return 0;
4415 }
4416
4417 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4418 {
4419         /*
4420          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4421          * relies on the ability of the linker to provide the
4422          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4423          */
4424         zone->pageset = &boot_pageset;
4425
4426         if (populated_zone(zone))
4427                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4428                         zone->name, zone->present_pages,
4429                                          zone_batchsize(zone));
4430 }
4431
4432 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4433                                         unsigned long zone_start_pfn,
4434                                         unsigned long size,
4435                                         enum memmap_context context)
4436 {
4437         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4438         int ret;
4439         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4440         if (ret)
4441                 return ret;
4442         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4443
4444         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4445
4446         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4447                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4448                         pgdat->node_id,
4449                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4450                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4451
4452         zone_init_free_lists(zone);
4453
4454         return 0;
4455 }
4456
4457 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4458 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4459 /*
4460  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4461  */
4462 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4463 {
4464         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4465         int nid;
4466         /*
4467          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4468          * when the kernel is running single-threaded.
4469          */
4470         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4471         static int __meminitdata last_nid;
4472
4473         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4474                 return last_nid;
4475
4476         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4477         if (nid != -1) {
4478                 last_start_pfn = start_pfn;
4479                 last_end_pfn = end_pfn;
4480                 last_nid = nid;
4481         }
4482
4483         return nid;
4484 }
4485 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4486
4487 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4488 {
4489         int nid;
4490
4491         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4492         if (nid >= 0)
4493                 return nid;
4494         /* just returns 0 */
4495         return 0;
4496 }
4497
4498 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4499 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4500 {
4501         int nid;
4502
4503         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4504         if (nid >= 0 && nid != node)
4505                 return false;
4506         return true;
4507 }
4508 #endif
4509
4510 /**
4511  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4512  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4513  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4514  *
4515  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4516  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4517  * memblock_free_early_nid() manually.
4518  */
4519 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4520 {
4521         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4522         int i, this_nid;
4523
4524         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4525                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4526                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4527
4528                 if (start_pfn < end_pfn)
4529                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4530                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4531                                         this_nid);
4532         }
4533 }
4534
4535 /**
4536  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4537  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4538  *
4539  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4540  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4541  */
4542 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4543 {
4544         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4545         int i, this_nid;
4546
4547         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4548                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4549 }
4550
4551 /**
4552  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4553  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4554  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4555  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4556  *
4557  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4558  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4559  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4560  * PFNs will be 0.
4561  */
4562 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4563                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4564 {
4565         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4566         int i;
4567
4568         *start_pfn = -1UL;
4569         *end_pfn = 0;
4570
4571         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4572                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4573                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4574         }
4575
4576         if (*start_pfn == -1UL)
4577                 *start_pfn = 0;
4578 }
4579
4580 /*
4581  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4582  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4583  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4584  */
4585 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4586 {
4587         int zone_index;
4588         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4589                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4590                         continue;
4591
4592                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4593                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4594                         break;
4595         }
4596
4597         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4598         movable_zone = zone_index;
4599 }
4600
4601 /*
4602  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4603  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4604  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4605  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4606  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4607  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4608  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4609  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4610  */
4611 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4612                                         unsigned long zone_type,
4613                                         unsigned long node_start_pfn,
4614                                         unsigned long node_end_pfn,
4615                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4616                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4617 {
4618         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4619         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4620                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4621                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4622                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4623                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4624                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4625
4626                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4627                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4628                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4629                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4630
4631                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4632                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4633                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4634         }
4635 }
4636
4637 /*
4638  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4639  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4640  */
4641 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4642                                         unsigned long zone_type,
4643                                         unsigned long node_start_pfn,
4644                                         unsigned long node_end_pfn,
4645                                         unsigned long *ignored)
4646 {
4647         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4648
4649         /* Get the start and end of the zone */
4650         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4651         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4652         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4653                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4654                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4655
4656         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4657         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4658                 return 0;
4659
4660         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4661         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4662         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4663
4664         /* Return the spanned pages */
4665         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4666 }
4667
4668 /*
4669  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4670  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4671  */
4672 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4673                                 unsigned long range_start_pfn,
4674                                 unsigned long range_end_pfn)
4675 {
4676         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4677         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4678         int i;
4679
4680         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4681                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4682                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4683                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4684         }
4685         return nr_absent;
4686 }
4687
4688 /**
4689  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4690  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4691  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4692  *
4693  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4694  */
4695 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4696                                                         unsigned long end_pfn)
4697 {
4698         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4699 }
4700
4701 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4702 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4703                                         unsigned long zone_type,
4704                                         unsigned long node_start_pfn,
4705                                         unsigned long node_end_pfn,
4706                                         unsigned long *ignored)
4707 {
4708         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4709         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4710         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4711
4712         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4713         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4714
4715         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4716                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4717                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4718         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4719 }
4720
4721 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4722 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4723                                         unsigned long zone_type,
4724                                         unsigned long node_start_pfn,
4725                                         unsigned long node_end_pfn,
4726                                         unsigned long *zones_size)
4727 {
4728         return zones_size[zone_type];
4729 }
4730
4731 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4732                                                 unsigned long zone_type,
4733                                                 unsigned long node_start_pfn,
4734                                                 unsigned long node_end_pfn,
4735                                                 unsigned long *zholes_size)
4736 {
4737         if (!zholes_size)
4738                 return 0;
4739
4740         return zholes_size[zone_type];
4741 }
4742
4743 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4744
4745 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4746                                                 unsigned long node_start_pfn,
4747                                                 unsigned long node_end_pfn,
4748                                                 unsigned long *zones_size,
4749                                                 unsigned long *zholes_size)
4750 {
4751         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4752         enum zone_type i;
4753
4754         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4755                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4756                                                          node_start_pfn,
4757                                                          node_end_pfn,
4758                                                          zones_size);
4759         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4760
4761         realtotalpages = totalpages;
4762         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4763                 realtotalpages -=
4764                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4765                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4766                                                   zholes_size);
4767         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4768         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4769                                                         realtotalpages);
4770 }
4771
4772 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4773 /*
4774  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4775  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4776  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4777  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4778  * bytes.
4779  */
4780 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4781 {
4782         unsigned long usemapsize;
4783
4784         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4785         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4786         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4787         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4788         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4789
4790         return usemapsize / 8;
4791 }
4792
4793 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4794                                 struct zone *zone,
4795                                 unsigned long zone_start_pfn,
4796                                 unsigned long zonesize)
4797 {
4798         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4799         zone->pageblock_flags = NULL;
4800         if (usemapsize)
4801                 zone->pageblock_flags =
4802                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4803                                                          pgdat->node_id);
4804 }
4805 #else
4806 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4807                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4808 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4809
4810 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4811
4812 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4813 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4814 {
4815         unsigned int order;
4816
4817         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4818         if (pageblock_order)
4819                 return;
4820
4821         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4822                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4823         else
4824                 order = MAX_ORDER - 1;
4825
4826         /*
4827          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4828          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4829          * powerpc.
4830          */
4831         pageblock_order = order;
4832 }
4833 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4834
4835 /*
4836  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4837  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4838  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4839  * the kernel config
4840  */
4841 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4842 {
4843 }
4844
4845 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4846
4847 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4848                                                    unsigned long present_pages)
4849 {
4850         unsigned long pages = spanned_pages;
4851
4852         /*
4853          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4854          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4855          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4856          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4857          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4858          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4859          */
4860         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4861             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4862                 pages = present_pages;
4863
4864         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4865 }
4866
4867 /*
4868  * Set up the zone data structures:
4869  *   - mark all pages reserved
4870  *   - mark all memory queues empty
4871  *   - clear the memory bitmaps
4872  *
4873  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4874  */
4875 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4876                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4877                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4878 {
4879         enum zone_type j;
4880         int nid = pgdat->node_id;
4881         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4882         int ret;
4883
4884         pgdat_resize_init(pgdat);
4885 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4886         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4887         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4888         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4889 #endif
4890         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4891         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4892         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4893
4894         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4895                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4896                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4897
4898                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4899                                                   node_end_pfn, zones_size);
4900                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4901                                                                 node_start_pfn,
4902                                                                 node_end_pfn,
4903                                                                 zholes_size);
4904
4905                 /*
4906                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4907                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4908                  * and per-cpu initialisations
4909                  */
4910                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4911                 if (freesize >= memmap_pages) {
4912                         freesize -= memmap_pages;
4913                         if (memmap_pages)
4914                                 printk(KERN_DEBUG
4915                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4916                                        zone_names[j], memmap_pages);
4917                 } else
4918                         printk(KERN_WARNING
4919                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4920                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4921
4922                 /* Account for reserved pages */
4923                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4924                         freesize -= dma_reserve;
4925                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4926                                         zone_names[0], dma_reserve);
4927                 }
4928
4929                 if (!is_highmem_idx(j))
4930                         nr_kernel_pages += freesize;
4931                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4932                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4933                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4934                 nr_all_pages += freesize;
4935
4936                 zone->spanned_pages = size;
4937                 zone->present_pages = realsize;
4938                 /*
4939                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4940                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4941                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4942                  */
4943                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4944 #ifdef CONFIG_NUMA
4945                 zone->node = nid;
4946                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4947                                                 / 100;
4948                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4949 #endif
4950                 zone->name = zone_names[j];
4951                 spin_lock_init(&zone->lock);
4952                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4953                 zone_seqlock_init(zone);
4954                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4955                 zone_pcp_init(zone);
4956
4957                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4958                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4959
4960                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4961                 if (!size)
4962                         continue;
4963
4964                 set_pageblock_order();
4965                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4966                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4967                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4968                 BUG_ON(ret);
4969                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4970                 zone_start_pfn += size;
4971         }
4972 }
4973
4974 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4975 {
4976         /* Skip empty nodes */
4977         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4978                 return;
4979
4980 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4981         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4982         if (!pgdat->node_mem_map) {
4983                 unsigned long size, start, end;
4984                 struct page *map;
4985
4986                 /*
4987                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4988                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4989                  * for the buddy allocator to function correctly.
4990                  */
4991                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4992                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4993                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4994                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4995                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4996                 if (!map)
4997                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4998                                                                pgdat->node_id);
4999                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5000         }
5001 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5002         /*
5003          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5004          */
5005         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5006                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5007 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5008                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5009                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5010 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5011         }
5012 #endif
5013 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5014 }
5015
5016 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5017                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5018 {
5019         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5020         unsigned long start_pfn = 0;
5021         unsigned long end_pfn = 0;
5022
5023         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5024         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5025
5026         pgdat->node_id = nid;
5027         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5028 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5029         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5030         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
5031                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5032 #endif
5033         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5034                                   zones_size, zholes_size);
5035
5036         alloc_node_mem_map(pgdat);
5037 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5038         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5039                 nid, (unsigned long)pgdat,
5040                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5041 #endif
5042
5043         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5044                             zones_size, zholes_size);
5045 }
5046
5047 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5048
5049 #if MAX_NUMNODES > 1
5050 /*
5051  * Figure out the number of possible node ids.
5052  */
5053 void __init setup_nr_node_ids(void)
5054 {
5055         unsigned int node;
5056         unsigned int highest = 0;
5057
5058         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5059                 highest = node;
5060         nr_node_ids = highest + 1;
5061 }
5062 #endif
5063
5064 /**
5065  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5066  *
5067  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5068  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5069  * all the nodes.
5070  *
5071  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5072  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5073  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5074  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5075  *
5076  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5077  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5078  * populated node map.
5079  *
5080  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5081  * requirement (single node).
5082  */
5083 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5084 {
5085         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5086         unsigned long start, end, mask;
5087         int last_nid = -1;
5088         int i, nid;
5089
5090         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5091                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5092                         last_nid = nid;
5093                         last_end = end;
5094                         continue;
5095                 }
5096
5097                 /*
5098                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5099                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5100                  * too coarse to separate the current node from the last.
5101                  */
5102                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5103                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5104                         mask <<= 1;
5105
5106                 /* accumulate all internode masks */
5107                 accl_mask |= mask;
5108         }
5109
5110         /* convert mask to number of pages */
5111         return ~accl_mask + 1;
5112 }
5113
5114 /* Find the lowest pfn for a node */
5115 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5116 {
5117         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5118         unsigned long start_pfn;
5119         int i;
5120
5121         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5122                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5123
5124         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5125                 printk(KERN_WARNING
5126                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5127                 return 0;
5128         }
5129
5130         return min_pfn;
5131 }
5132
5133 /**
5134  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5135  *
5136  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5137  * memblock_set_node().
5138  */
5139 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5140 {
5141         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5142 }
5143
5144 /*
5145  * early_calculate_totalpages()
5146  * Sum pages in active regions for movable zone.
5147  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5148  */
5149 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5150 {
5151         unsigned long totalpages = 0;
5152         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5153         int i, nid;
5154
5155         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5156                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5157
5158                 totalpages += pages;
5159                 if (pages)
5160                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5161         }
5162         return totalpages;
5163 }
5164
5165 /*
5166  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5167  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5168  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5169  * others
5170  */
5171 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5172 {
5173         int i, nid;
5174         unsigned long usable_startpfn;
5175         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5176         /* save the state before borrow the nodemask */
5177         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5178         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5179         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5180         struct memblock_region *r;
5181
5182         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5183         find_usable_zone_for_movable();
5184
5185         /*
5186          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5187          * options.
5188          */
5189         if (movable_node_is_enabled()) {
5190                 for_each_memblock(memory, r) {
5191                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5192                                 continue;
5193
5194                         nid = r->nid;
5195
5196                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5197                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5198                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5199                                 usable_startpfn;
5200                 }
5201
5202                 goto out2;
5203         }
5204
5205         /*
5206          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5207          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5208          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5209          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5210          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5211          * what movablecore would have allowed.
5212          */
5213         if (required_movablecore) {
5214                 unsigned long corepages;
5215
5216                 /*
5217                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5218                  * was requested by the user
5219                  */
5220                 required_movablecore =
5221                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5222                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5223
5224                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5225         }
5226
5227         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5228         if (!required_kernelcore)
5229                 goto out;
5230
5231         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5232         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5233
5234 restart:
5235         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5236         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5237         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5238                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5239
5240                 /*
5241                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5242                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5243                  * amount of memory for the kernel
5244                  */
5245                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5246                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5247
5248                 /*
5249                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5250                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5251                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5252                  */
5253                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5254
5255                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5256                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5257                         unsigned long size_pages;
5258
5259                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5260                         if (start_pfn >= end_pfn)
5261                                 continue;
5262
5263                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5264                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5265                                 unsigned long kernel_pages;
5266                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5267                                                                 - start_pfn;
5268
5269                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5270                                                         kernelcore_remaining);
5271                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5272                                                         required_kernelcore);
5273
5274                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5275                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5276
5277                                         /*
5278                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5279                                          * that if we have to rebalance
5280                                          * kernelcore across nodes, we will
5281                                          * not double account here
5282                                          */
5283                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5284                                         continue;
5285                                 }
5286                                 start_pfn = usable_startpfn;
5287                         }
5288
5289                         /*
5290                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5291                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5292                          * number of pages used as kernelcore
5293                          */
5294                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5295                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5296                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5297                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5298
5299                         /*
5300                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5301                          * break if the kernelcore for this node has been
5302                          * satisfied
5303                          */
5304                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5305                                                                 size_pages);
5306                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5307                         if (!kernelcore_remaining)
5308                                 break;
5309                 }
5310         }
5311
5312         /*
5313          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5314          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5315          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5316          * satisfied
5317          */
5318         usable_nodes--;
5319         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5320                 goto restart;
5321
5322 out2:
5323         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5324         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5325                 zone_movable_pfn[nid] =
5326                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5327
5328 out:
5329         /* restore the node_state */
5330         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5331 }
5332
5333 /* Any regular or high memory on that node ? */
5334 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5335 {
5336         enum zone_type zone_type;
5337
5338         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5339                 return;
5340
5341         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5342                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5343                 if (populated_zone(zone)) {
5344                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5345                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5346                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5347                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5348                         break;
5349                 }
5350         }
5351 }
5352
5353 /**
5354  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5355  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5356  *
5357  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5358  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5359  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5360  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5361  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5362  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5363  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5364  * at arch_max_dma_pfn.
5365  */
5366 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5367 {
5368         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5369         int i, nid;
5370
5371         /* Record where the zone boundaries are */
5372         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5373                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5374         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5375                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5376         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5377         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5378         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5379                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5380                         continue;
5381                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5382                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5383                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5384                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5385         }
5386         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5387         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5388
5389         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5390         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5391         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5392
5393         /* Print out the zone ranges */
5394         pr_info("Zone ranges:\n");
5395         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5396                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5397                         continue;
5398                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5399                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5400                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5401                         pr_cont("empty\n");
5402                 else
5403                         pr_cont("[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5404                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5405                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5406                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5407         }
5408
5409         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5410         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5411         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5412                 if (zone_movable_pfn[i])
5413                         pr_info("  Node %d: %#010lx\n", i,
5414                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5415         }
5416
5417         /* Print out the early node map */
5418         pr_info("Early memory node ranges\n");
5419         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5420                 pr_info("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5421                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5422
5423         /* Initialise every node */
5424         mminit_verify_pageflags_layout();
5425         setup_nr_node_ids();
5426         for_each_online_node(nid) {
5427                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5428                 free_area_init_node(nid, NULL,
5429                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5430
5431                 /* Any memory on that node */
5432                 if (pgdat->node_present_pages)
5433                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5434                 check_for_memory(pgdat, nid);
5435         }
5436 }
5437
5438 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5439 {
5440         unsigned long long coremem;
5441         if (!p)
5442                 return -EINVAL;
5443
5444         coremem = memparse(p, &p);
5445         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5446
5447         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5448         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5449
5450         return 0;
5451 }
5452
5453 /*
5454  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5455  * cannot be reclaimed or migrated.
5456  */
5457 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5458 {
5459         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5460 }
5461
5462 /*
5463  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5464  * can be reclaimed or migrated.
5465  */
5466 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5467 {
5468         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5469 }
5470
5471 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5472 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5473
5474 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5475
5476 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5477 {
5478         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5479         page_zone(page)->managed_pages += count;
5480         totalram_pages += count;
5481 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5482         if (PageHighMem(page))
5483                 totalhigh_pages += count;
5484 #endif
5485         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5486 }
5487 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5488
5489 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5490 {
5491         void *pos;
5492         unsigned long pages = 0;
5493
5494         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5495         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5496         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5497                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5498                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5499                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5500         }
5501
5502         if (pages && s)
5503                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5504                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5505
5506         return pages;
5507 }
5508 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5509
5510 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5511 void free_highmem_page(struct page *page)
5512 {
5513         __free_reserved_page(page);
5514         totalram_pages++;
5515         page_zone(page)->managed_pages++;
5516         totalhigh_pages++;
5517 }
5518 #endif
5519
5520
5521 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5522 {
5523         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5524         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5525
5526         physpages = get_num_physpages();
5527         codesize = _etext - _stext;
5528         datasize = _edata - _sdata;
5529         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5530         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5531         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5532         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5533
5534         /*
5535          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5536          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5537          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5538          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5539          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5540          */
5541 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5542         do { \
5543                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5544                         size -= adj; \
5545         } while (0)
5546
5547         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5548                      _sinittext, init_code_size);
5549         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5550         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5551         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5552         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5553
5554 #undef  adj_init_size
5555
5556         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5557                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5558                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5559 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5560                ", %luK highmem"
5561 #endif
5562                "%s%s)\n",
5563                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5564                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5565                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5566                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5567 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5568                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5569 #endif
5570                str ? ", " : "", str ? str : "");
5571 }
5572
5573 /**
5574  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5575  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5576  *
5577  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5578  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5579  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5580  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5581  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5582  * smaller per-cpu batchsize.
5583  */
5584 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5585 {
5586         dma_reserve = new_dma_reserve;
5587 }
5588
5589 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5590 {
5591         free_area_init_node(0, zones_size,
5592                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5593 }
5594
5595 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5596                                  unsigned long action, void *hcpu)
5597 {
5598         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5599
5600         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5601                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5602                 drain_pages(cpu);
5603
5604                 /*
5605                  * Spill the event counters of the dead processor
5606                  * into the current processors event counters.
5607                  * This artificially elevates the count of the current
5608                  * processor.
5609                  */
5610                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5611
5612                 /*
5613                  * Zero the differential counters of the dead processor
5614                  * so that the vm statistics are consistent.
5615                  *
5616                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5617                  * race with what we are doing.
5618                  */
5619                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5620         }
5621         return NOTIFY_OK;
5622 }
5623
5624 void __init page_alloc_init(void)
5625 {
5626         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5627 }
5628
5629 /*
5630  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5631  *      or min_free_kbytes changes.
5632  */
5633 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5634 {
5635         struct pglist_data *pgdat;
5636         unsigned long reserve_pages = 0;
5637         enum zone_type i, j;
5638
5639         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5640                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5641                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5642                         long max = 0;
5643
5644                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5645                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5646                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5647                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5648                         }
5649
5650                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5651                         max += high_wmark_pages(zone);
5652
5653                         if (max > zone->managed_pages)
5654                                 max = zone->managed_pages;
5655                         reserve_pages += max;
5656                         /*
5657                          * Lowmem reserves are not available to
5658                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5659                          * kswapd tries to balance zones to their high
5660                          * watermark.  As a result, neither should be
5661                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5662                          * situation where reclaim has to clean pages
5663                          * in order to balance the zones.
5664                          */
5665                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5666                 }
5667         }
5668         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5669         totalreserve_pages = reserve_pages;
5670 }
5671
5672 /*
5673  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5674  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5675  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5676  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5677  */
5678 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5679 {
5680         struct pglist_data *pgdat;
5681         enum zone_type j, idx;
5682
5683         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5684                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5685                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5686                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5687
5688                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5689
5690                         idx = j;
5691                         while (idx) {
5692                                 struct zone *lower_zone;
5693
5694                                 idx--;
5695
5696                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5697                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5698
5699                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5700                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5701                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5702                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5703                         }
5704                 }
5705         }
5706
5707         /* update totalreserve_pages */
5708         calculate_totalreserve_pages();
5709 }
5710
5711 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5712 {
5713         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5714         unsigned long lowmem_pages = 0;
5715         struct zone *zone;
5716         unsigned long flags;
5717
5718         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5719         for_each_zone(zone) {
5720                 if (!is_highmem(zone))
5721                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5722         }
5723
5724         for_each_zone(zone) {
5725                 u64 tmp;
5726
5727                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5728                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5729                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5730                 if (is_highmem(zone)) {
5731                         /*
5732                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5733                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5734                          * value here.
5735                          *
5736                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5737                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5738                          * not be capped for highmem.
5739                          */
5740                         unsigned long min_pages;
5741
5742                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5743                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5744                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5745                 } else {
5746                         /*
5747                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5748                          * proportionate to the zone's size.
5749                          */
5750                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5751                 }
5752
5753                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5754                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5755
5756                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5757                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5758                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5759
5760                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5761                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5762         }
5763
5764         /* update totalreserve_pages */
5765         calculate_totalreserve_pages();
5766 }
5767
5768 /**
5769  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5770  * or when memory is hot-{added|removed}
5771  *
5772  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5773  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5774  */
5775 void setup_per_zone_wmarks(void)
5776 {
5777         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5778         __setup_per_zone_wmarks();
5779         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5780 }
5781
5782 /*
5783  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5784  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5785  * to be referenced again before it is swapped out.
5786  *
5787  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5788  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5789  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5790  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5791  *
5792  * total     target    max
5793  * memory    ratio     inactive anon
5794  * -------------------------------------
5795  *   10MB       1         5MB
5796  *  100MB       1        50MB
5797  *    1GB       3       250MB
5798  *   10GB      10       0.9GB
5799  *  100GB      31         3GB
5800  *    1TB     101        10GB
5801  *   10TB     320        32GB
5802  */
5803 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5804 {
5805         unsigned int gb, ratio;
5806
5807         /* Zone size in gigabytes */
5808         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5809         if (gb)
5810                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5811         else
5812                 ratio = 1;
5813
5814         zone->inactive_ratio = ratio;
5815 }
5816
5817 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5818 {
5819         struct zone *zone;
5820
5821         for_each_zone(zone)
5822                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5823 }
5824
5825 /*
5826  * Initialise min_free_kbytes.
5827  *
5828  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5829  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5830  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5831  *
5832  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5833  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5834  *
5835  * which yields
5836  *
5837  * 16MB:        512k
5838  * 32MB:        724k
5839  * 64MB:        1024k
5840  * 128MB:       1448k
5841  * 256MB:       2048k
5842  * 512MB:       2896k
5843  * 1024MB:      4096k
5844  * 2048MB:      5792k
5845  * 4096MB:      8192k
5846  * 8192MB:      11584k
5847  * 16384MB:     16384k
5848  */
5849 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5850 {
5851         unsigned long lowmem_kbytes;
5852         int new_min_free_kbytes;
5853
5854         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5855         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5856
5857         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5858                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5859                 if (min_free_kbytes < 128)
5860                         min_free_kbytes = 128;
5861                 if (min_free_kbytes > 65536)
5862                         min_free_kbytes = 65536;
5863         } else {
5864                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5865                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5866         }
5867         setup_per_zone_wmarks();
5868         refresh_zone_stat_thresholds();
5869         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5870         setup_per_zone_inactive_ratio();
5871         return 0;
5872 }
5873 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5874
5875 /*
5876  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5877  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5878  *      changes.
5879  */
5880 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5881         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5882 {
5883         int rc;
5884
5885         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5886         if (rc)
5887                 return rc;
5888
5889         if (write) {
5890                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5891                 setup_per_zone_wmarks();
5892         }
5893         return 0;
5894 }
5895
5896 #ifdef CONFIG_NUMA
5897 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5898         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5899 {
5900         struct zone *zone;
5901         int rc;
5902
5903         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5904         if (rc)
5905                 return rc;
5906
5907         for_each_zone(zone)
5908                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5909                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5910         return 0;
5911 }
5912
5913 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5914         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5915 {
5916         struct zone *zone;
5917         int rc;
5918
5919         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5920         if (rc)
5921                 return rc;
5922
5923         for_each_zone(zone)
5924                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5925                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5926         return 0;
5927 }
5928 #endif
5929
5930 /*
5931  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5932  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5933  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5934  *
5935  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5936  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5937  * if in function of the boot time zone sizes.
5938  */
5939 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5940         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5941 {
5942         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5943         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5944         return 0;
5945 }
5946
5947 /*
5948  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5949  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5950  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5951  */
5952 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5953         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5954 {
5955         struct zone *zone;
5956         int old_percpu_pagelist_fraction;
5957         int ret;
5958
5959         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5960         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5961
5962         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5963         if (!write || ret < 0)
5964                 goto out;
5965
5966         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5967         if (percpu_pagelist_fraction &&
5968             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5969                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5970                 ret = -EINVAL;
5971                 goto out;
5972         }
5973
5974         /* No change? */
5975         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5976                 goto out;
5977
5978         for_each_populated_zone(zone) {
5979                 unsigned int cpu;
5980
5981                 for_each_possible_cpu(cpu)
5982                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5983                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5984         }
5985 out:
5986         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5987         return ret;
5988 }
5989
5990 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5991
5992 #ifdef CONFIG_NUMA
5993 static int __init set_hashdist(char *str)
5994 {
5995         if (!str)
5996                 return 0;
5997         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5998         return 1;
5999 }
6000 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6001 #endif
6002
6003 /*
6004  * allocate a large system hash table from bootmem
6005  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6006  *   quantity of entries
6007  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6008  */
6009 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6010                                      unsigned long bucketsize,
6011                                      unsigned long numentries,
6012                                      int scale,
6013                                      int flags,
6014                                      unsigned int *_hash_shift,
6015                                      unsigned int *_hash_mask,
6016                                      unsigned long low_limit,
6017                                      unsigned long high_limit)
6018 {
6019         unsigned long long max = high_limit;
6020         unsigned long log2qty, size;
6021         void *table = NULL;
6022
6023         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6024         if (!numentries) {
6025                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6026                 numentries = nr_kernel_pages;
6027
6028                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6029                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6030                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6031
6032                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6033                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6034                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6035                 else
6036                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6037
6038                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6039                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6040                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6041                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6042                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6043                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6044                                 BUG_ON(!numentries);
6045                         }
6046                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6047                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6048         }
6049         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6050
6051         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6052         if (max == 0) {
6053                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6054                 do_div(max, bucketsize);
6055         }
6056         max = min(max, 0x80000000ULL);
6057
6058         if (numentries < low_limit)
6059                 numentries = low_limit;
6060         if (numentries > max)
6061                 numentries = max;
6062
6063         log2qty = ilog2(numentries);
6064
6065         do {
6066                 size = bucketsize << log2qty;
6067                 if (flags & HASH_EARLY)
6068                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6069                 else if (hashdist)
6070                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6071                 else {
6072                         /*
6073                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6074                          * some pages at the end of hash table which
6075                          * alloc_pages_exact() automatically does
6076                          */
6077                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6078                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6079                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6080                         }
6081                 }
6082         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6083
6084         if (!table)
6085                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6086
6087         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6088                tablename,
6089                (1UL << log2qty),
6090                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6091                size);
6092
6093         if (_hash_shift)
6094                 *_hash_shift = log2qty;
6095         if (_hash_mask)
6096                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6097
6098         return table;
6099 }
6100
6101 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6102 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6103                                                         unsigned long pfn)
6104 {
6105 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6106         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6107 #else
6108         return zone->pageblock_flags;
6109 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6110 }
6111
6112 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6113 {
6114 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6115         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6116         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6117 #else
6118         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6119         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6120 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6121 }
6122
6123 /**
6124  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6125  * @page: The page within the block of interest
6126  * @pfn: The target page frame number
6127  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6128  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6129  *
6130  * Return: pageblock_bits flags
6131  */
6132 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6133                                         unsigned long end_bitidx,
6134                                         unsigned long mask)
6135 {
6136         struct zone *zone;
6137         unsigned long *bitmap;
6138         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6139         unsigned long word;
6140
6141         zone = page_zone(page);
6142         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6143         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6144         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6145         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6146
6147         word = bitmap[word_bitidx];
6148         bitidx += end_bitidx;
6149         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6150 }
6151
6152 /**
6153  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6154  * @page: The page within the block of interest
6155  * @flags: The flags to set
6156  * @pfn: The target page frame number
6157  * @end_bitidx: The last bit of interest
6158  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6159  */
6160 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6161                                         unsigned long pfn,
6162                                         unsigned long end_bitidx,
6163                                         unsigned long mask)
6164 {
6165         struct zone *zone;
6166         unsigned long *bitmap;
6167         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6168         unsigned long old_word, word;
6169
6170         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6171
6172         zone = page_zone(page);
6173         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6174         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6175         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6176         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6177
6178         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6179
6180         bitidx += end_bitidx;
6181         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6182         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6183
6184         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6185         for (;;) {
6186                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6187                 if (word == old_word)
6188                         break;
6189                 word = old_word;
6190         }
6191 }
6192
6193 /*
6194  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6195  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6196  *
6197  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6198  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6199  * expect this function should be exact.
6200  */
6201 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6202                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6203 {
6204         unsigned long pfn, iter, found;
6205         int mt;
6206
6207         /*
6208          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6209          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6210          */
6211         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6212                 return false;
6213         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6214         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6215                 return false;
6216
6217         pfn = page_to_pfn(page);
6218         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6219                 unsigned long check = pfn + iter;
6220
6221                 if (!pfn_valid_within(check))
6222                         continue;
6223
6224                 page = pfn_to_page(check);
6225
6226                 /*
6227                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6228                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6229                  * handle each tail page individually in migration.
6230                  */
6231                 if (PageHuge(page)) {
6232                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6233                         continue;
6234                 }
6235
6236                 /*
6237                  * We can't use page_count without pin a page
6238                  * because another CPU can free compound page.
6239                  * This check already skips compound tails of THP
6240                  * because their page->_count is zero at all time.
6241                  */
6242                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6243                         if (PageBuddy(page))
6244                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6245                         continue;
6246                 }
6247
6248                 /*
6249                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6250                  * page_count() is not 0.
6251                  */
6252                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6253                         continue;
6254
6255                 if (!PageLRU(page))
6256                         found++;
6257                 /*
6258                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6259                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6260                  * and it still to be fixed.
6261                  */
6262                 /*
6263                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6264                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6265                  *
6266                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6267                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6268                  * page at boot.
6269                  */
6270                 if (found > count)
6271                         return true;
6272         }
6273         return false;
6274 }
6275
6276 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6277 {
6278         struct zone *zone;
6279         unsigned long pfn;
6280
6281         /*
6282          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6283          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6284          * the zone but still within the section.
6285          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6286          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6287          */
6288         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6289                 return false;
6290
6291         zone = page_zone(page);
6292         pfn = page_to_pfn(page);
6293         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6294                 return false;
6295
6296         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6297 }
6298
6299 #ifdef CONFIG_CMA
6300
6301 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6302 {
6303         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6304                              pageblock_nr_pages) - 1);
6305 }
6306
6307 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6308 {
6309         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6310                                 pageblock_nr_pages));
6311 }
6312
6313 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6314 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6315                                         unsigned long start, unsigned long end)
6316 {
6317         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6318         unsigned long nr_reclaimed;
6319         unsigned long pfn = start;
6320         unsigned int tries = 0;
6321         int ret = 0;
6322
6323         migrate_prep();
6324
6325         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6326                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6327                         ret = -EINTR;
6328                         break;
6329                 }
6330
6331                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6332                         cc->nr_migratepages = 0;
6333                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6334                         if (!pfn) {
6335                                 ret = -EINTR;
6336                                 break;
6337                         }
6338                         tries = 0;
6339                 } else if (++tries == 5) {
6340                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6341                         break;
6342                 }
6343
6344                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6345                                                         &cc->migratepages);
6346                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6347
6348                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6349                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6350         }
6351         if (ret < 0) {
6352                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6353                 return ret;
6354         }
6355         return 0;
6356 }
6357
6358 /**
6359  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6360  * @start:      start PFN to allocate
6361  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6362  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6363  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6364  *                      in range must have the same migratetype and it must
6365  *                      be either of the two.
6366  *
6367  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6368  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6369  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6370  * pages fall in.
6371  *
6372  * The PFN range must belong to a single zone.
6373  *
6374  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6375  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6376  * need to be freed with free_contig_range().
6377  */
6378 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6379                        unsigned migratetype)
6380 {
6381         unsigned long outer_start, outer_end;
6382         int ret = 0, order;
6383
6384         struct compact_control cc = {
6385                 .nr_migratepages = 0,
6386                 .order = -1,
6387                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6388                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6389                 .ignore_skip_hint = true,
6390         };
6391         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6392
6393         /*
6394          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6395          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6396          * have different sizes, and due to the way page allocator
6397          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6398          * that page allocator won't try to merge buddies from
6399          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6400          * other migration type.
6401          *
6402          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6403          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6404          * we are interested in).  This will put all the pages in
6405          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6406          *
6407          * When this is done, we take the pages in range from page
6408          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6409          * page allocator will never consider using them.
6410          *
6411          * This lets us mark the pageblocks back as
6412          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6413          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6414          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6415          */
6416
6417         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6418                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6419                                        false);
6420         if (ret)
6421                 return ret;
6422
6423         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6424         if (ret)
6425                 goto done;
6426
6427         /*
6428          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6429          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6430          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6431          * What we are going to do is to allocate all pages from
6432          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6433          *
6434          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6435          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6436          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6437          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6438          * once this is done free the pages we are not interested in.
6439          *
6440          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6441          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6442          */
6443
6444         lru_add_drain_all();
6445         drain_all_pages(cc.zone);
6446
6447         order = 0;
6448         outer_start = start;
6449         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6450                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6451                         ret = -EBUSY;
6452                         goto done;
6453                 }
6454                 outer_start &= ~0UL << order;
6455         }
6456
6457         /* Make sure the range is really isolated. */
6458         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6459                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6460                         __func__, outer_start, end);
6461                 ret = -EBUSY;
6462                 goto done;
6463         }
6464
6465         /* Grab isolated pages from freelists. */
6466         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6467         if (!outer_end) {
6468                 ret = -EBUSY;
6469                 goto done;
6470         }
6471
6472         /* Free head and tail (if any) */
6473         if (start != outer_start)
6474                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6475         if (end != outer_end)
6476                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6477
6478 done:
6479         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6480                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6481         return ret;
6482 }
6483
6484 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6485 {
6486         unsigned int count = 0;
6487
6488         for (; nr_pages--; pfn++) {
6489                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6490
6491                 count += page_count(page) != 1;
6492                 __free_page(page);
6493         }
6494         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6495 }
6496 #endif
6497
6498 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6499 /*
6500  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6501  * page high values need to be recalulated.
6502  */
6503 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6504 {
6505         unsigned cpu;
6506         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6507         for_each_possible_cpu(cpu)
6508                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6509                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6510         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6511 }
6512 #endif
6513
6514 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6515 {
6516         unsigned long flags;
6517         int cpu;
6518         struct per_cpu_pageset *pset;
6519
6520         /* avoid races with drain_pages()  */
6521         local_irq_save(flags);
6522         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6523                 for_each_online_cpu(cpu) {
6524                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6525                         drain_zonestat(zone, pset);
6526                 }
6527                 free_percpu(zone->pageset);
6528                 zone->pageset = &boot_pageset;
6529         }
6530         local_irq_restore(flags);
6531 }
6532
6533 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6534 /*
6535  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6536  */
6537 void
6538 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6539 {
6540         struct page *page;
6541         struct zone *zone;
6542         unsigned int order, i;
6543         unsigned long pfn;
6544         unsigned long flags;
6545         /* find the first valid pfn */
6546         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6547                 if (pfn_valid(pfn))
6548                         break;
6549         if (pfn == end_pfn)
6550                 return;
6551         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6552         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6553         pfn = start_pfn;
6554         while (pfn < end_pfn) {
6555                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6556                         pfn++;
6557                         continue;
6558                 }
6559                 page = pfn_to_page(pfn);
6560                 /*
6561                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6562                  * page_count() is not 0.
6563                  */
6564                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6565                         pfn++;
6566                         SetPageReserved(page);
6567                         continue;
6568                 }
6569
6570                 BUG_ON(page_count(page));
6571                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6572                 order = page_order(page);
6573 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6574                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6575                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6576 #endif
6577                 list_del(&page->lru);
6578                 rmv_page_order(page);
6579                 zone->free_area[order].nr_free--;
6580                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6581                         SetPageReserved((page+i));
6582                 pfn += (1 << order);
6583         }
6584         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6585 }
6586 #endif
6587
6588 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6589 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6590 {
6591         struct zone *zone = page_zone(page);
6592         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6593         unsigned long flags;
6594         unsigned int order;
6595
6596         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6597         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6598                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6599
6600                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6601                         break;
6602         }
6603         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6604
6605         return order < MAX_ORDER;
6606 }
6607 #endif