OSDN Git Service

mm: page_alloc: pass PFN to __free_pages_bootmem
[uclinux-h8/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <linux/backing-dev.h>
50 #include <linux/fault-inject.h>
51 #include <linux/page-isolation.h>
52 #include <linux/page_ext.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page_ext.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
73
74 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
75 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
76 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
77 #endif
78
79 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
80 /*
81  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
82  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
83  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
84  * defined in <linux/topology.h>.
85  */
86 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
87 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
88 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
89 #endif
90
91 /*
92  * Array of node states.
93  */
94 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
95         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
96         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifndef CONFIG_NUMA
98         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #endif
102 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
103         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif
105         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif  /* NUMA */
107 };
108 EXPORT_SYMBOL(node_states);
109
110 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
111 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
112
113 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
114 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
115 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
116 /*
117  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
118  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
119  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
120  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
121  */
122 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
123
124 int percpu_pagelist_fraction;
125 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
126
127 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
128 /*
129  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
130  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
131  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
132  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
133  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
134  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
135  */
136
137 static gfp_t saved_gfp_mask;
138
139 void pm_restore_gfp_mask(void)
140 {
141         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
142         if (saved_gfp_mask) {
143                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
144                 saved_gfp_mask = 0;
145         }
146 }
147
148 void pm_restrict_gfp_mask(void)
149 {
150         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
151         WARN_ON(saved_gfp_mask);
152         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
153         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
154 }
155
156 bool pm_suspended_storage(void)
157 {
158         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
159                 return false;
160         return true;
161 }
162 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
163
164 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
165 int pageblock_order __read_mostly;
166 #endif
167
168 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
169
170 /*
171  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
172  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
173  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
174  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
175  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
176  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
177  *
178  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
179  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
180  */
181 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
186          256,
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189          32,
190 #endif
191          32,
192 };
193
194 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
195
196 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
198          "DMA",
199 #endif
200 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
201          "DMA32",
202 #endif
203          "Normal",
204 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
205          "HighMem",
206 #endif
207          "Movable",
208 };
209
210 int min_free_kbytes = 1024;
211 int user_min_free_kbytes = -1;
212
213 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
214 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
215 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
216
217 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
218 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
219 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
220 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
221 static unsigned long __initdata required_movablecore;
222 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
223
224 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
225 int movable_zone;
226 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
227 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
228
229 #if MAX_NUMNODES > 1
230 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
231 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
232 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
233 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
234 #endif
235
236 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
237
238 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
239 {
240         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
241                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
242                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
243
244         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
245                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
246 }
247
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
249 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
250 {
251         int ret = 0;
252         unsigned seq;
253         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
254         unsigned long sp, start_pfn;
255
256         do {
257                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
258                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
259                 sp = zone->spanned_pages;
260                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
261                         ret = 1;
262         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
263
264         if (ret)
265                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
266                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
267                         start_pfn, start_pfn + sp);
268
269         return ret;
270 }
271
272 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
275                 return 0;
276         if (zone != page_zone(page))
277                 return 0;
278
279         return 1;
280 }
281 /*
282  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
283  */
284 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
285 {
286         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
287                 return 1;
288         if (!page_is_consistent(zone, page))
289                 return 1;
290
291         return 0;
292 }
293 #else
294 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
295 {
296         return 0;
297 }
298 #endif
299
300 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
301                 unsigned long bad_flags)
302 {
303         static unsigned long resume;
304         static unsigned long nr_shown;
305         static unsigned long nr_unshown;
306
307         /* Don't complain about poisoned pages */
308         if (PageHWPoison(page)) {
309                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
310                 return;
311         }
312
313         /*
314          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
315          * or allow a steady drip of one report per second.
316          */
317         if (nr_shown == 60) {
318                 if (time_before(jiffies, resume)) {
319                         nr_unshown++;
320                         goto out;
321                 }
322                 if (nr_unshown) {
323                         printk(KERN_ALERT
324                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
325                                 nr_unshown);
326                         nr_unshown = 0;
327                 }
328                 nr_shown = 0;
329         }
330         if (nr_shown++ == 0)
331                 resume = jiffies + 60 * HZ;
332
333         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
334                 current->comm, page_to_pfn(page));
335         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
336
337         print_modules();
338         dump_stack();
339 out:
340         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
341         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
342         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
343 }
344
345 /*
346  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
347  *
348  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
349  *
350  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
351  *
352  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
353  * pointing at the head page.
354  *
355  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
356  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
357  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
358  */
359
360 static void free_compound_page(struct page *page)
361 {
362         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
363 }
364
365 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
366 {
367         int i;
368         int nr_pages = 1 << order;
369
370         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
371         set_compound_order(page, order);
372         __SetPageHead(page);
373         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
374                 struct page *p = page + i;
375                 set_page_count(p, 0);
376                 p->first_page = page;
377                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
378                 smp_wmb();
379                 __SetPageTail(p);
380         }
381 }
382
383 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
384 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
385 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly;
386 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
387
388 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
389 {
390         if (!buf)
391                 return -EINVAL;
392
393         if (strcmp(buf, "on") == 0)
394                 _debug_pagealloc_enabled = true;
395
396         return 0;
397 }
398 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
399
400 static bool need_debug_guardpage(void)
401 {
402         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
403         if (!debug_pagealloc_enabled())
404                 return false;
405
406         return true;
407 }
408
409 static void init_debug_guardpage(void)
410 {
411         if (!debug_pagealloc_enabled())
412                 return;
413
414         _debug_guardpage_enabled = true;
415 }
416
417 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
418         .need = need_debug_guardpage,
419         .init = init_debug_guardpage,
420 };
421
422 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
423 {
424         unsigned long res;
425
426         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
427                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
428                 return 0;
429         }
430         _debug_guardpage_minorder = res;
431         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
432         return 0;
433 }
434 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
435
436 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
437                                 unsigned int order, int migratetype)
438 {
439         struct page_ext *page_ext;
440
441         if (!debug_guardpage_enabled())
442                 return;
443
444         page_ext = lookup_page_ext(page);
445         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
446
447         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
448         set_page_private(page, order);
449         /* Guard pages are not available for any usage */
450         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
451 }
452
453 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
454                                 unsigned int order, int migratetype)
455 {
456         struct page_ext *page_ext;
457
458         if (!debug_guardpage_enabled())
459                 return;
460
461         page_ext = lookup_page_ext(page);
462         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
463
464         set_page_private(page, 0);
465         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
466                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
467 }
468 #else
469 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
470 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
471                                 unsigned int order, int migratetype) {}
472 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
473                                 unsigned int order, int migratetype) {}
474 #endif
475
476 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
477 {
478         set_page_private(page, order);
479         __SetPageBuddy(page);
480 }
481
482 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
483 {
484         __ClearPageBuddy(page);
485         set_page_private(page, 0);
486 }
487
488 /*
489  * This function checks whether a page is free && is the buddy
490  * we can do coalesce a page and its buddy if
491  * (a) the buddy is not in a hole &&
492  * (b) the buddy is in the buddy system &&
493  * (c) a page and its buddy have the same order &&
494  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
495  *
496  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
497  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
498  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
499  * serialized by zone->lock.
500  *
501  * For recording page's order, we use page_private(page).
502  */
503 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
504                                                         unsigned int order)
505 {
506         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
507                 return 0;
508
509         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
510                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
511                         return 0;
512
513                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
514
515                 return 1;
516         }
517
518         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
519                 /*
520                  * zone check is done late to avoid uselessly
521                  * calculating zone/node ids for pages that could
522                  * never merge.
523                  */
524                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
525                         return 0;
526
527                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
528
529                 return 1;
530         }
531         return 0;
532 }
533
534 /*
535  * Freeing function for a buddy system allocator.
536  *
537  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
538  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
539  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
540  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
541  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
542  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
543  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
544  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
545  * parts of the VM system.
546  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
547  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
548  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
549  * field.
550  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
551  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
552  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
553  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
554  * triggers coalescing into a block of larger size.
555  *
556  * -- nyc
557  */
558
559 static inline void __free_one_page(struct page *page,
560                 unsigned long pfn,
561                 struct zone *zone, unsigned int order,
562                 int migratetype)
563 {
564         unsigned long page_idx;
565         unsigned long combined_idx;
566         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
567         struct page *buddy;
568         int max_order = MAX_ORDER;
569
570         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
571         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
572
573         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
574         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
575                 /*
576                  * We restrict max order of merging to prevent merge
577                  * between freepages on isolate pageblock and normal
578                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
579                  * could cause incorrect freepage accounting.
580                  */
581                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
582         } else {
583                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
584         }
585
586         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
587
588         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
589         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
590
591         while (order < max_order - 1) {
592                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
593                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
594                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
595                         break;
596                 /*
597                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
598                  * merge with it and move up one order.
599                  */
600                 if (page_is_guard(buddy)) {
601                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
602                 } else {
603                         list_del(&buddy->lru);
604                         zone->free_area[order].nr_free--;
605                         rmv_page_order(buddy);
606                 }
607                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
608                 page = page + (combined_idx - page_idx);
609                 page_idx = combined_idx;
610                 order++;
611         }
612         set_page_order(page, order);
613
614         /*
615          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
616          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
617          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
618          * that is happening, add the free page to the tail of the list
619          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
620          * as a higher order page
621          */
622         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
623                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
624                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
625                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
626                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
627                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
628                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
629                         list_add_tail(&page->lru,
630                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
631                         goto out;
632                 }
633         }
634
635         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
636 out:
637         zone->free_area[order].nr_free++;
638 }
639
640 static inline int free_pages_check(struct page *page)
641 {
642         const char *bad_reason = NULL;
643         unsigned long bad_flags = 0;
644
645         if (unlikely(page_mapcount(page)))
646                 bad_reason = "nonzero mapcount";
647         if (unlikely(page->mapping != NULL))
648                 bad_reason = "non-NULL mapping";
649         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
650                 bad_reason = "nonzero _count";
651         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
652                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
653                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
654         }
655 #ifdef CONFIG_MEMCG
656         if (unlikely(page->mem_cgroup))
657                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
658 #endif
659         if (unlikely(bad_reason)) {
660                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
661                 return 1;
662         }
663         page_cpupid_reset_last(page);
664         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
665                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
666         return 0;
667 }
668
669 /*
670  * Frees a number of pages from the PCP lists
671  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
672  * count is the number of pages to free.
673  *
674  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
675  * see if this freeing clears that state.
676  *
677  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
678  * pinned" detection logic.
679  */
680 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
681                                         struct per_cpu_pages *pcp)
682 {
683         int migratetype = 0;
684         int batch_free = 0;
685         int to_free = count;
686         unsigned long nr_scanned;
687
688         spin_lock(&zone->lock);
689         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
690         if (nr_scanned)
691                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
692
693         while (to_free) {
694                 struct page *page;
695                 struct list_head *list;
696
697                 /*
698                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
699                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
700                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
701                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
702                  * lists
703                  */
704                 do {
705                         batch_free++;
706                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
707                                 migratetype = 0;
708                         list = &pcp->lists[migratetype];
709                 } while (list_empty(list));
710
711                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
712                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
713                         batch_free = to_free;
714
715                 do {
716                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
717
718                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
719                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
720                         list_del(&page->lru);
721                         mt = get_freepage_migratetype(page);
722                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
723                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
724
725                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
726                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
727                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
728                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
729         }
730         spin_unlock(&zone->lock);
731 }
732
733 static void free_one_page(struct zone *zone,
734                                 struct page *page, unsigned long pfn,
735                                 unsigned int order,
736                                 int migratetype)
737 {
738         unsigned long nr_scanned;
739         spin_lock(&zone->lock);
740         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
741         if (nr_scanned)
742                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
743
744         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
745                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
746                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
747         }
748         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
749         spin_unlock(&zone->lock);
750 }
751
752 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
753 {
754         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM))
755                 return 0;
756         if (unlikely(!PageTail(page))) {
757                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
758                 return 1;
759         }
760         if (unlikely(page->first_page != head_page)) {
761                 bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
762                 return 1;
763         }
764         return 0;
765 }
766
767 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
768                                 unsigned long zone, int nid)
769 {
770         struct zone *z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
771
772         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
773         mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
774         init_page_count(page);
775         page_mapcount_reset(page);
776         page_cpupid_reset_last(page);
777
778         /*
779          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
780          * movable at startup. This will force kernel allocations
781          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
782          * the address space during boot when many long-lived
783          * kernel allocations are made. Later some blocks near
784          * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
785          * setup_zone_migrate_reserve()
786          *
787          * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
788          * can be created for invalid pages (for alignment)
789          * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
790          * pfn out of zone.
791          */
792         if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
793             && (pfn < zone_end_pfn(z))
794             && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
795                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
796
797         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
798 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
799         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
800         if (!is_highmem_idx(zone))
801                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
802 #endif
803 }
804
805 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
806                                         int nid)
807 {
808         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
809 }
810
811 /*
812  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
813  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
814  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
815  * sent to the buddy page allocator.
816  */
817 void reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
818 {
819         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
820         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
821
822         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++)
823                 if (pfn_valid(start_pfn))
824                         SetPageReserved(pfn_to_page(start_pfn));
825 }
826
827 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
828 {
829         bool compound = PageCompound(page);
830         int i, bad = 0;
831
832         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
833         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
834
835         trace_mm_page_free(page, order);
836         kmemcheck_free_shadow(page, order);
837         kasan_free_pages(page, order);
838
839         if (PageAnon(page))
840                 page->mapping = NULL;
841         bad += free_pages_check(page);
842         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
843                 if (compound)
844                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
845                 bad += free_pages_check(page + i);
846         }
847         if (bad)
848                 return false;
849
850         reset_page_owner(page, order);
851
852         if (!PageHighMem(page)) {
853                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
854                                            PAGE_SIZE << order);
855                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
856                                            PAGE_SIZE << order);
857         }
858         arch_free_page(page, order);
859         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
860
861         return true;
862 }
863
864 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
865 {
866         unsigned long flags;
867         int migratetype;
868         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
869
870         if (!free_pages_prepare(page, order))
871                 return;
872
873         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
874         local_irq_save(flags);
875         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
876         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
877         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
878         local_irq_restore(flags);
879 }
880
881 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
882                                                         unsigned int order)
883 {
884         unsigned int nr_pages = 1 << order;
885         struct page *p = page;
886         unsigned int loop;
887
888         prefetchw(p);
889         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
890                 prefetchw(p + 1);
891                 __ClearPageReserved(p);
892                 set_page_count(p, 0);
893         }
894         __ClearPageReserved(p);
895         set_page_count(p, 0);
896
897         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
898         set_page_refcounted(page);
899         __free_pages(page, order);
900 }
901
902 #ifdef CONFIG_CMA
903 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
904 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
905 {
906         unsigned i = pageblock_nr_pages;
907         struct page *p = page;
908
909         do {
910                 __ClearPageReserved(p);
911                 set_page_count(p, 0);
912         } while (++p, --i);
913
914         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
915
916         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
917                 i = pageblock_nr_pages;
918                 p = page;
919                 do {
920                         set_page_refcounted(p);
921                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
922                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
923                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
924         } else {
925                 set_page_refcounted(page);
926                 __free_pages(page, pageblock_order);
927         }
928
929         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
930 }
931 #endif
932
933 /*
934  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
935  * Please do not alter this order without good reasons and regression
936  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
937  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
938  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
939  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
940  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
941  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
942  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
943  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
944  *
945  * -- nyc
946  */
947 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
948         int low, int high, struct free_area *area,
949         int migratetype)
950 {
951         unsigned long size = 1 << high;
952
953         while (high > low) {
954                 area--;
955                 high--;
956                 size >>= 1;
957                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
958
959                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
960                         debug_guardpage_enabled() &&
961                         high < debug_guardpage_minorder()) {
962                         /*
963                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
964                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
965                          * Corresponding page table entries will not be touched,
966                          * pages will stay not present in virtual address space
967                          */
968                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
969                         continue;
970                 }
971                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
972                 area->nr_free++;
973                 set_page_order(&page[size], high);
974         }
975 }
976
977 /*
978  * This page is about to be returned from the page allocator
979  */
980 static inline int check_new_page(struct page *page)
981 {
982         const char *bad_reason = NULL;
983         unsigned long bad_flags = 0;
984
985         if (unlikely(page_mapcount(page)))
986                 bad_reason = "nonzero mapcount";
987         if (unlikely(page->mapping != NULL))
988                 bad_reason = "non-NULL mapping";
989         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
990                 bad_reason = "nonzero _count";
991         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
992                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
993                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
994         }
995 #ifdef CONFIG_MEMCG
996         if (unlikely(page->mem_cgroup))
997                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
998 #endif
999         if (unlikely(bad_reason)) {
1000                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1001                 return 1;
1002         }
1003         return 0;
1004 }
1005
1006 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1007                                                                 int alloc_flags)
1008 {
1009         int i;
1010
1011         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1012                 struct page *p = page + i;
1013                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1014                         return 1;
1015         }
1016
1017         set_page_private(page, 0);
1018         set_page_refcounted(page);
1019
1020         arch_alloc_page(page, order);
1021         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1022         kasan_alloc_pages(page, order);
1023
1024         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1025                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1026                         clear_highpage(page + i);
1027
1028         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1029                 prep_compound_page(page, order);
1030
1031         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1032
1033         /*
1034          * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1035          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1036          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1037          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1038          */
1039         page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1040
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 /*
1045  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1046  * the smallest available page from the freelists
1047  */
1048 static inline
1049 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1050                                                 int migratetype)
1051 {
1052         unsigned int current_order;
1053         struct free_area *area;
1054         struct page *page;
1055
1056         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1057         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1058                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1059                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1060                         continue;
1061
1062                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1063                                                         struct page, lru);
1064                 list_del(&page->lru);
1065                 rmv_page_order(page);
1066                 area->nr_free--;
1067                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1068                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1069                 return page;
1070         }
1071
1072         return NULL;
1073 }
1074
1075
1076 /*
1077  * This array describes the order lists are fallen back to when
1078  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1079  */
1080 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1081         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1082         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
1083         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
1084 #ifdef CONFIG_CMA
1085         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1086 #endif
1087         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1088 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1089         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
1090 #endif
1091 };
1092
1093 #ifdef CONFIG_CMA
1094 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1095                                         unsigned int order)
1096 {
1097         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1098 }
1099 #else
1100 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1101                                         unsigned int order) { return NULL; }
1102 #endif
1103
1104 /*
1105  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1106  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1107  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1108  */
1109 int move_freepages(struct zone *zone,
1110                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1111                           int migratetype)
1112 {
1113         struct page *page;
1114         unsigned long order;
1115         int pages_moved = 0;
1116
1117 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1118         /*
1119          * page_zone is not safe to call in this context when
1120          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1121          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1122          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1123          * grouping pages by mobility
1124          */
1125         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1126 #endif
1127
1128         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1129                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1130                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1131
1132                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1133                         page++;
1134                         continue;
1135                 }
1136
1137                 if (!PageBuddy(page)) {
1138                         page++;
1139                         continue;
1140                 }
1141
1142                 order = page_order(page);
1143                 list_move(&page->lru,
1144                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1145                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1146                 page += 1 << order;
1147                 pages_moved += 1 << order;
1148         }
1149
1150         return pages_moved;
1151 }
1152
1153 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1154                                 int migratetype)
1155 {
1156         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1157         struct page *start_page, *end_page;
1158
1159         start_pfn = page_to_pfn(page);
1160         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1161         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1162         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1163         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1164
1165         /* Do not cross zone boundaries */
1166         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1167                 start_page = page;
1168         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1169                 return 0;
1170
1171         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1172 }
1173
1174 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1175                                         int start_order, int migratetype)
1176 {
1177         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1178
1179         while (nr_pageblocks--) {
1180                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1181                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1182         }
1183 }
1184
1185 /*
1186  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1187  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1188  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1189  *
1190  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1191  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1192  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1193  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1194  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1195  * pageblocks.
1196  */
1197 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1198 {
1199         /*
1200          * Leaving this order check is intended, although there is
1201          * relaxed order check in next check. The reason is that
1202          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1203          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1204          * so could be changed anytime.
1205          */
1206         if (order >= pageblock_order)
1207                 return true;
1208
1209         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1210                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1211                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1212                 page_group_by_mobility_disabled)
1213                 return true;
1214
1215         return false;
1216 }
1217
1218 /*
1219  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1220  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1221  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1222  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1223  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1224  */
1225 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1226                                                           int start_type)
1227 {
1228         int current_order = page_order(page);
1229         int pages;
1230
1231         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1232         if (current_order >= pageblock_order) {
1233                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1234                 return;
1235         }
1236
1237         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1238
1239         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1240         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1241                         page_group_by_mobility_disabled)
1242                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1243 }
1244
1245 /*
1246  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1247  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1248  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1249  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1250  */
1251 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1252                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1253 {
1254         int i;
1255         int fallback_mt;
1256
1257         if (area->nr_free == 0)
1258                 return -1;
1259
1260         *can_steal = false;
1261         for (i = 0;; i++) {
1262                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1263                 if (fallback_mt == MIGRATE_RESERVE)
1264                         break;
1265
1266                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1267                         continue;
1268
1269                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1270                         *can_steal = true;
1271
1272                 if (!only_stealable)
1273                         return fallback_mt;
1274
1275                 if (*can_steal)
1276                         return fallback_mt;
1277         }
1278
1279         return -1;
1280 }
1281
1282 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1283 static inline struct page *
1284 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1285 {
1286         struct free_area *area;
1287         unsigned int current_order;
1288         struct page *page;
1289         int fallback_mt;
1290         bool can_steal;
1291
1292         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1293         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1294                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1295                                 --current_order) {
1296                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1297                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1298                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1299                 if (fallback_mt == -1)
1300                         continue;
1301
1302                 page = list_entry(area->free_list[fallback_mt].next,
1303                                                 struct page, lru);
1304                 if (can_steal)
1305                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1306
1307                 /* Remove the page from the freelists */
1308                 area->nr_free--;
1309                 list_del(&page->lru);
1310                 rmv_page_order(page);
1311
1312                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1313                                         start_migratetype);
1314                 /*
1315                  * The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1316                  * migratetype depending on the decisions in
1317                  * try_to_steal_freepages(). This is OK as long as it
1318                  * does not differ for MIGRATE_CMA pageblocks. For CMA
1319                  * we need to make sure unallocated pages flushed from
1320                  * pcp lists are returned to the correct freelist.
1321                  */
1322                 set_freepage_migratetype(page, start_migratetype);
1323
1324                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1325                         start_migratetype, fallback_mt);
1326
1327                 return page;
1328         }
1329
1330         return NULL;
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1335  * Call me with the zone->lock already held.
1336  */
1337 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1338                                                 int migratetype)
1339 {
1340         struct page *page;
1341
1342 retry_reserve:
1343         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1344
1345         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1346                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1347                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1348
1349                 if (!page)
1350                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1351
1352                 /*
1353                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1354                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1355                  * and we want just one call site
1356                  */
1357                 if (!page) {
1358                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1359                         goto retry_reserve;
1360                 }
1361         }
1362
1363         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1364         return page;
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1369  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1370  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1371  */
1372 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1373                         unsigned long count, struct list_head *list,
1374                         int migratetype, bool cold)
1375 {
1376         int i;
1377
1378         spin_lock(&zone->lock);
1379         for (i = 0; i < count; ++i) {
1380                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1381                 if (unlikely(page == NULL))
1382                         break;
1383
1384                 /*
1385                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1386                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1387                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1388                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1389                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1390                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1391                  * properly.
1392                  */
1393                 if (likely(!cold))
1394                         list_add(&page->lru, list);
1395                 else
1396                         list_add_tail(&page->lru, list);
1397                 list = &page->lru;
1398                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1399                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1400                                               -(1 << order));
1401         }
1402         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1403         spin_unlock(&zone->lock);
1404         return i;
1405 }
1406
1407 #ifdef CONFIG_NUMA
1408 /*
1409  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1410  * currently executing processor on remote nodes after they have
1411  * expired.
1412  *
1413  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1414  * a single processor.
1415  */
1416 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1417 {
1418         unsigned long flags;
1419         int to_drain, batch;
1420
1421         local_irq_save(flags);
1422         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1423         to_drain = min(pcp->count, batch);
1424         if (to_drain > 0) {
1425                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1426                 pcp->count -= to_drain;
1427         }
1428         local_irq_restore(flags);
1429 }
1430 #endif
1431
1432 /*
1433  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1434  *
1435  * The processor must either be the current processor and the
1436  * thread pinned to the current processor or a processor that
1437  * is not online.
1438  */
1439 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1440 {
1441         unsigned long flags;
1442         struct per_cpu_pageset *pset;
1443         struct per_cpu_pages *pcp;
1444
1445         local_irq_save(flags);
1446         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1447
1448         pcp = &pset->pcp;
1449         if (pcp->count) {
1450                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1451                 pcp->count = 0;
1452         }
1453         local_irq_restore(flags);
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1458  *
1459  * The processor must either be the current processor and the
1460  * thread pinned to the current processor or a processor that
1461  * is not online.
1462  */
1463 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1464 {
1465         struct zone *zone;
1466
1467         for_each_populated_zone(zone) {
1468                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1469         }
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1474  *
1475  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1476  * the single zone's pages.
1477  */
1478 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1479 {
1480         int cpu = smp_processor_id();
1481
1482         if (zone)
1483                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1484         else
1485                 drain_pages(cpu);
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1490  *
1491  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1492  *
1493  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1494  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1495  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1496  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1497  * before the call to on_each_cpu_mask().
1498  */
1499 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1500 {
1501         int cpu;
1502
1503         /*
1504          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1505          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1506          */
1507         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1508
1509         /*
1510          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1511          * as offline notification will cause the notified
1512          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1513          * disables preemption as part of its processing
1514          */
1515         for_each_online_cpu(cpu) {
1516                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1517                 struct zone *z;
1518                 bool has_pcps = false;
1519
1520                 if (zone) {
1521                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1522                         if (pcp->pcp.count)
1523                                 has_pcps = true;
1524                 } else {
1525                         for_each_populated_zone(z) {
1526                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1527                                 if (pcp->pcp.count) {
1528                                         has_pcps = true;
1529                                         break;
1530                                 }
1531                         }
1532                 }
1533
1534                 if (has_pcps)
1535                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1536                 else
1537                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1538         }
1539         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
1540                                                                 zone, 1);
1541 }
1542
1543 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1544
1545 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1546 {
1547         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1548         unsigned long flags;
1549         unsigned int order, t;
1550         struct list_head *curr;
1551
1552         if (zone_is_empty(zone))
1553                 return;
1554
1555         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1556
1557         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1558         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1559                 if (pfn_valid(pfn)) {
1560                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1561
1562                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1563                                 swsusp_unset_page_free(page);
1564                 }
1565
1566         for_each_migratetype_order(order, t) {
1567                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1568                         unsigned long i;
1569
1570                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1571                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1572                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1573                 }
1574         }
1575         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1576 }
1577 #endif /* CONFIG_PM */
1578
1579 /*
1580  * Free a 0-order page
1581  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1582  */
1583 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1584 {
1585         struct zone *zone = page_zone(page);
1586         struct per_cpu_pages *pcp;
1587         unsigned long flags;
1588         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1589         int migratetype;
1590
1591         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1592                 return;
1593
1594         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1595         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1596         local_irq_save(flags);
1597         __count_vm_event(PGFREE);
1598
1599         /*
1600          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1601          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1602          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1603          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1604          * excessively into the page allocator
1605          */
1606         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1607                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1608                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1609                         goto out;
1610                 }
1611                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1612         }
1613
1614         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1615         if (!cold)
1616                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1617         else
1618                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1619         pcp->count++;
1620         if (pcp->count >= pcp->high) {
1621                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1622                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1623                 pcp->count -= batch;
1624         }
1625
1626 out:
1627         local_irq_restore(flags);
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Free a list of 0-order pages
1632  */
1633 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1634 {
1635         struct page *page, *next;
1636
1637         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1638                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1639                 free_hot_cold_page(page, cold);
1640         }
1641 }
1642
1643 /*
1644  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1645  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1646  * Each sub-page must be freed individually.
1647  *
1648  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1649  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1650  */
1651 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1652 {
1653         int i;
1654
1655         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1656         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1657
1658 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1659         /*
1660          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1661          * otherwise free the whole shadow.
1662          */
1663         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1664                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1665 #endif
1666
1667         set_page_owner(page, 0, 0);
1668         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1669                 set_page_refcounted(page + i);
1670                 set_page_owner(page + i, 0, 0);
1671         }
1672 }
1673 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1674
1675 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1676 {
1677         unsigned long watermark;
1678         struct zone *zone;
1679         int mt;
1680
1681         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1682
1683         zone = page_zone(page);
1684         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1685
1686         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1687                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1688                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1689                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1690                         return 0;
1691
1692                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1693         }
1694
1695         /* Remove page from free list */
1696         list_del(&page->lru);
1697         zone->free_area[order].nr_free--;
1698         rmv_page_order(page);
1699
1700         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1701         if (order >= pageblock_order - 1) {
1702                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1703                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1704                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1705                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1706                                 set_pageblock_migratetype(page,
1707                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1708                 }
1709         }
1710
1711         set_page_owner(page, order, 0);
1712         return 1UL << order;
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1717  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1718  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1719  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1720  * are enabled.
1721  *
1722  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1723  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1724  */
1725 int split_free_page(struct page *page)
1726 {
1727         unsigned int order;
1728         int nr_pages;
1729
1730         order = page_order(page);
1731
1732         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1733         if (!nr_pages)
1734                 return 0;
1735
1736         /* Split into individual pages */
1737         set_page_refcounted(page);
1738         split_page(page, order);
1739         return nr_pages;
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
1744  */
1745 static inline
1746 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1747                         struct zone *zone, unsigned int order,
1748                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1749 {
1750         unsigned long flags;
1751         struct page *page;
1752         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1753
1754         if (likely(order == 0)) {
1755                 struct per_cpu_pages *pcp;
1756                 struct list_head *list;
1757
1758                 local_irq_save(flags);
1759                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1760                 list = &pcp->lists[migratetype];
1761                 if (list_empty(list)) {
1762                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1763                                         pcp->batch, list,
1764                                         migratetype, cold);
1765                         if (unlikely(list_empty(list)))
1766                                 goto failed;
1767                 }
1768
1769                 if (cold)
1770                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1771                 else
1772                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1773
1774                 list_del(&page->lru);
1775                 pcp->count--;
1776         } else {
1777                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1778                         /*
1779                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1780                          *
1781                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1782                          * properly detect and handle allocation failures.
1783                          *
1784                          * We most definitely don't want callers attempting to
1785                          * allocate greater than order-1 page units with
1786                          * __GFP_NOFAIL.
1787                          */
1788                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1789                 }
1790                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1791                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1792                 spin_unlock(&zone->lock);
1793                 if (!page)
1794                         goto failed;
1795                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1796                                           get_freepage_migratetype(page));
1797         }
1798
1799         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1800         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1801             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1802                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1803
1804         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1805         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1806         local_irq_restore(flags);
1807
1808         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1809         return page;
1810
1811 failed:
1812         local_irq_restore(flags);
1813         return NULL;
1814 }
1815
1816 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1817
1818 static struct {
1819         struct fault_attr attr;
1820
1821         u32 ignore_gfp_highmem;
1822         u32 ignore_gfp_wait;
1823         u32 min_order;
1824 } fail_page_alloc = {
1825         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1826         .ignore_gfp_wait = 1,
1827         .ignore_gfp_highmem = 1,
1828         .min_order = 1,
1829 };
1830
1831 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1832 {
1833         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1834 }
1835 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1836
1837 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1838 {
1839         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1840                 return false;
1841         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1842                 return false;
1843         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1844                 return false;
1845         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1846                 return false;
1847
1848         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1849 }
1850
1851 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1852
1853 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1854 {
1855         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1856         struct dentry *dir;
1857
1858         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1859                                         &fail_page_alloc.attr);
1860         if (IS_ERR(dir))
1861                 return PTR_ERR(dir);
1862
1863         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1864                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1865                 goto fail;
1866         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1867                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1868                 goto fail;
1869         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1870                                 &fail_page_alloc.min_order))
1871                 goto fail;
1872
1873         return 0;
1874 fail:
1875         debugfs_remove_recursive(dir);
1876
1877         return -ENOMEM;
1878 }
1879
1880 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1881
1882 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1883
1884 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1885
1886 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1887 {
1888         return false;
1889 }
1890
1891 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1892
1893 /*
1894  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1895  * of the allocation.
1896  */
1897 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1898                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1899                         long free_pages)
1900 {
1901         /* free_pages may go negative - that's OK */
1902         long min = mark;
1903         int o;
1904         long free_cma = 0;
1905
1906         free_pages -= (1 << order) - 1;
1907         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1908                 min -= min / 2;
1909         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1910                 min -= min / 4;
1911 #ifdef CONFIG_CMA
1912         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1913         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1914                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1915 #endif
1916
1917         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1918                 return false;
1919         for (o = 0; o < order; o++) {
1920                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1921                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1922
1923                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1924                 min >>= 1;
1925
1926                 if (free_pages <= min)
1927                         return false;
1928         }
1929         return true;
1930 }
1931
1932 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1933                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1934 {
1935         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1936                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1937 }
1938
1939 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1940                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1941 {
1942         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1943
1944         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1945                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1946
1947         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1948                                                                 free_pages);
1949 }
1950
1951 #ifdef CONFIG_NUMA
1952 /*
1953  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1954  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1955  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1956  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1957  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1958  *
1959  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1960  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1961  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1962  *
1963  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1964  * nothing and returns NULL.
1965  *
1966  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1967  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1968  *
1969  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1970  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1971  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1972  * quickly as we can.
1973  */
1974 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1975 {
1976         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1977         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1978
1979         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1980         if (!zlc)
1981                 return NULL;
1982
1983         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1984                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1985                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1986         }
1987
1988         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1989                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1990                                         &node_states[N_MEMORY];
1991         return allowednodes;
1992 }
1993
1994 /*
1995  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1996  * if it is worth looking at further for free memory:
1997  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1998  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1999  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
2000  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
2001  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
2002  * else return false (zero) if it is not.
2003  *
2004  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
2005  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
2006  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
2007  * be considered full for up to one second by all requests, unless
2008  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
2009  * into the second scan of the zonelist.
2010  *
2011  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
2012  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
2013  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
2014  * unturned looking for a free page.
2015  */
2016 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2017                                                 nodemask_t *allowednodes)
2018 {
2019         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2020         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2021         int n;                          /* node that zone *z is on */
2022
2023         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2024         if (!zlc)
2025                 return 1;
2026
2027         i = z - zonelist->_zonerefs;
2028         n = zlc->z_to_n[i];
2029
2030         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
2031         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
2036  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
2037  * from that zone don't waste time re-examining it.
2038  */
2039 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2040 {
2041         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2042         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
2043
2044         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2045         if (!zlc)
2046                 return;
2047
2048         i = z - zonelist->_zonerefs;
2049
2050         set_bit(i, zlc->fullzones);
2051 }
2052
2053 /*
2054  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
2055  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
2056  */
2057 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2058 {
2059         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
2060
2061         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
2062         if (!zlc)
2063                 return;
2064
2065         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
2066 }
2067
2068 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2069 {
2070         return local_zone->node == zone->node;
2071 }
2072
2073 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2074 {
2075         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2076                                 RECLAIM_DISTANCE;
2077 }
2078
2079 #else   /* CONFIG_NUMA */
2080
2081 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
2082 {
2083         return NULL;
2084 }
2085
2086 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
2087                                 nodemask_t *allowednodes)
2088 {
2089         return 1;
2090 }
2091
2092 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
2093 {
2094 }
2095
2096 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
2097 {
2098 }
2099
2100 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2101 {
2102         return true;
2103 }
2104
2105 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2106 {
2107         return true;
2108 }
2109
2110 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2111
2112 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2113 {
2114         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2115
2116         do {
2117                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2118                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2119                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2120                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2121         } while (zone++ != preferred_zone);
2122 }
2123
2124 /*
2125  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2126  * a page.
2127  */
2128 static struct page *
2129 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2130                                                 const struct alloc_context *ac)
2131 {
2132         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2133         struct zoneref *z;
2134         struct page *page = NULL;
2135         struct zone *zone;
2136         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
2137         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
2138         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
2139         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
2140                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
2141         int nr_fair_skipped = 0;
2142         bool zonelist_rescan;
2143
2144 zonelist_scan:
2145         zonelist_rescan = false;
2146
2147         /*
2148          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2149          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2150          */
2151         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2152                                                                 ac->nodemask) {
2153                 unsigned long mark;
2154
2155                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2156                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2157                                 continue;
2158                 if (cpusets_enabled() &&
2159                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2160                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2161                                 continue;
2162                 /*
2163                  * Distribute pages in proportion to the individual
2164                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2165                  * page was allocated in should have no effect on the
2166                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2167                  */
2168                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2169                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2170                                 break;
2171                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2172                                 nr_fair_skipped++;
2173                                 continue;
2174                         }
2175                 }
2176                 /*
2177                  * When allocating a page cache page for writing, we
2178                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2179                  * limit, such that no single zone holds more than its
2180                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2181                  * The dirty limits take into account the zone's
2182                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2183                  * should be able to balance it without having to
2184                  * write pages from its LRU list.
2185                  *
2186                  * This may look like it could increase pressure on
2187                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2188                  * before they are full.  But the pages that do spill
2189                  * over are limited as the lower zones are protected
2190                  * by this very same mechanism.  It should not become
2191                  * a practical burden to them.
2192                  *
2193                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2194                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2195                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2196                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2197                  * zones are together not big enough to reach the
2198                  * global limit.  The proper fix for these situations
2199                  * will require awareness of zones in the
2200                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2201                  */
2202                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2203                         continue;
2204
2205                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2206                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2207                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2208                         int ret;
2209
2210                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2211                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2212                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2213                                 goto try_this_zone;
2214
2215                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2216                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2217                                 /*
2218                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2219                                  * and before considering the first zone allowed
2220                                  * by the cpuset.
2221                                  */
2222                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2223                                 zlc_active = 1;
2224                                 did_zlc_setup = 1;
2225                         }
2226
2227                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2228                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2229                                 goto this_zone_full;
2230
2231                         /*
2232                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2233                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2234                          */
2235                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2236                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2237                                 continue;
2238
2239                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2240                         switch (ret) {
2241                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2242                                 /* did not scan */
2243                                 continue;
2244                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2245                                 /* scanned but unreclaimable */
2246                                 continue;
2247                         default:
2248                                 /* did we reclaim enough */
2249                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2250                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2251                                         goto try_this_zone;
2252
2253                                 /*
2254                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2255                                  * Only mark the zone full if checking the min
2256                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2257                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2258                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2259                                  * when the watermark is between the low and
2260                                  * min watermarks.
2261                                  */
2262                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2263                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2264                                         goto this_zone_full;
2265
2266                                 continue;
2267                         }
2268                 }
2269
2270 try_this_zone:
2271                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2272                                                 gfp_mask, ac->migratetype);
2273                 if (page) {
2274                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2275                                 goto try_this_zone;
2276                         return page;
2277                 }
2278 this_zone_full:
2279                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2280                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2281         }
2282
2283         /*
2284          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2285          * local node.  However, the local node might have free pages left
2286          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2287          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2288          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2289          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2290          */
2291         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2292                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2293                 if (nr_fair_skipped) {
2294                         zonelist_rescan = true;
2295                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2296                 }
2297                 if (nr_online_nodes > 1)
2298                         zonelist_rescan = true;
2299         }
2300
2301         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2302                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2303                 zlc_active = 0;
2304                 zonelist_rescan = true;
2305         }
2306
2307         if (zonelist_rescan)
2308                 goto zonelist_scan;
2309
2310         return NULL;
2311 }
2312
2313 /*
2314  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2315  * meminfo in irq context.
2316  */
2317 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2318 {
2319         bool ret = false;
2320
2321 #if NODES_SHIFT > 8
2322         ret = in_interrupt();
2323 #endif
2324         return ret;
2325 }
2326
2327 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2328                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2329                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2330
2331 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2332 {
2333         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2334
2335         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2336             debug_guardpage_minorder() > 0)
2337                 return;
2338
2339         /*
2340          * This documents exceptions given to allocations in certain
2341          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2342          * of allowed nodes.
2343          */
2344         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2345                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2346                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2347                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2348         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2349                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2350
2351         if (fmt) {
2352                 struct va_format vaf;
2353                 va_list args;
2354
2355                 va_start(args, fmt);
2356
2357                 vaf.fmt = fmt;
2358                 vaf.va = &args;
2359
2360                 pr_warn("%pV", &vaf);
2361
2362                 va_end(args);
2363         }
2364
2365         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2366                 current->comm, order, gfp_mask);
2367
2368         dump_stack();
2369         if (!should_suppress_show_mem())
2370                 show_mem(filter);
2371 }
2372
2373 static inline struct page *
2374 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2375         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2376 {
2377         struct page *page;
2378
2379         *did_some_progress = 0;
2380
2381         /*
2382          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2383          * making progress for us.
2384          */
2385         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2386                 *did_some_progress = 1;
2387                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2388                 return NULL;
2389         }
2390
2391         /*
2392          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2393          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2394          * we're still under heavy pressure.
2395          */
2396         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2397                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2398         if (page)
2399                 goto out;
2400
2401         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2402                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2403                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2404                         goto out;
2405                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2406                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2407                         goto out;
2408                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2409                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2410                         goto out;
2411                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2412                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2413                         /*
2414                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2415                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2416                          * keep looping as per tradition.
2417                          */
2418                         *did_some_progress = 1;
2419                         goto out;
2420                 }
2421                 if (pm_suspended_storage())
2422                         goto out;
2423                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2424                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2425                         goto out;
2426         }
2427         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2428         if (out_of_memory(ac->zonelist, gfp_mask, order, ac->nodemask, false)
2429                         || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2430                 *did_some_progress = 1;
2431 out:
2432         mutex_unlock(&oom_lock);
2433         return page;
2434 }
2435
2436 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2437 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2438 static struct page *
2439 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2440                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2441                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2442                 bool *deferred_compaction)
2443 {
2444         unsigned long compact_result;
2445         struct page *page;
2446
2447         if (!order)
2448                 return NULL;
2449
2450         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2451         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2452                                                 mode, contended_compaction);
2453         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2454
2455         switch (compact_result) {
2456         case COMPACT_DEFERRED:
2457                 *deferred_compaction = true;
2458                 /* fall-through */
2459         case COMPACT_SKIPPED:
2460                 return NULL;
2461         default:
2462                 break;
2463         }
2464
2465         /*
2466          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2467          * count a compaction stall
2468          */
2469         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2470
2471         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2472                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2473
2474         if (page) {
2475                 struct zone *zone = page_zone(page);
2476
2477                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2478                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2479                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2480                 return page;
2481         }
2482
2483         /*
2484          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2485          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2486          */
2487         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2488
2489         cond_resched();
2490
2491         return NULL;
2492 }
2493 #else
2494 static inline struct page *
2495 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2496                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2497                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2498                 bool *deferred_compaction)
2499 {
2500         return NULL;
2501 }
2502 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2503
2504 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2505 static int
2506 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2507                                         const struct alloc_context *ac)
2508 {
2509         struct reclaim_state reclaim_state;
2510         int progress;
2511
2512         cond_resched();
2513
2514         /* We now go into synchronous reclaim */
2515         cpuset_memory_pressure_bump();
2516         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2517         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2518         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2519         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2520
2521         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2522                                                                 ac->nodemask);
2523
2524         current->reclaim_state = NULL;
2525         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2526         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2527
2528         cond_resched();
2529
2530         return progress;
2531 }
2532
2533 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2534 static inline struct page *
2535 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2536                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2537                 unsigned long *did_some_progress)
2538 {
2539         struct page *page = NULL;
2540         bool drained = false;
2541
2542         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2543         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2544                 return NULL;
2545
2546         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2547         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2548                 zlc_clear_zones_full(ac->zonelist);
2549
2550 retry:
2551         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2552                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2553
2554         /*
2555          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2556          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2557          */
2558         if (!page && !drained) {
2559                 drain_all_pages(NULL);
2560                 drained = true;
2561                 goto retry;
2562         }
2563
2564         return page;
2565 }
2566
2567 /*
2568  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2569  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2570  */
2571 static inline struct page *
2572 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2573                                 const struct alloc_context *ac)
2574 {
2575         struct page *page;
2576
2577         do {
2578                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2579                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2580
2581                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2582                         wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC,
2583                                                                         HZ/50);
2584         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2585
2586         return page;
2587 }
2588
2589 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2590 {
2591         struct zoneref *z;
2592         struct zone *zone;
2593
2594         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2595                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2596                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2597 }
2598
2599 static inline int
2600 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2601 {
2602         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2603         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2604
2605         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2606         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2607
2608         /*
2609          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2610          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2611          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2612          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2613          */
2614         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2615
2616         if (atomic) {
2617                 /*
2618                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2619                  * if it can't schedule.
2620                  */
2621                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2622                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2623                 /*
2624                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2625                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2626                  */
2627                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2628         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2629                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2630
2631         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2632                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2633                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2634                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2635                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2636                 else if (!in_interrupt() &&
2637                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2638                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2639                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2640         }
2641 #ifdef CONFIG_CMA
2642         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2643                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2644 #endif
2645         return alloc_flags;
2646 }
2647
2648 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2649 {
2650         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2651 }
2652
2653 static inline struct page *
2654 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2655                                                 struct alloc_context *ac)
2656 {
2657         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2658         struct page *page = NULL;
2659         int alloc_flags;
2660         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2661         unsigned long did_some_progress;
2662         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2663         bool deferred_compaction = false;
2664         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2665
2666         /*
2667          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2668          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2669          * be using allocators in order of preference for an area that is
2670          * too large.
2671          */
2672         if (order >= MAX_ORDER) {
2673                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2674                 return NULL;
2675         }
2676
2677         /*
2678          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
2679          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
2680          * speculative node-specific allocation.
2681          */
2682         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !wait)
2683                 goto nopage;
2684
2685 retry:
2686         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2687                 wake_all_kswapds(order, ac);
2688
2689         /*
2690          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2691          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2692          * to how we want to proceed.
2693          */
2694         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2695
2696         /*
2697          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2698          * cpusets.
2699          */
2700         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
2701                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2702                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
2703                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
2704                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2705         }
2706
2707         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2708         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2709                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2710         if (page)
2711                 goto got_pg;
2712
2713         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2714         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2715                 /*
2716                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2717                  * the allocation is high priority and these type of
2718                  * allocations are system rather than user orientated
2719                  */
2720                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2721
2722                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order, ac);
2723
2724                 if (page) {
2725                         goto got_pg;
2726                 }
2727         }
2728
2729         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2730         if (!wait) {
2731                 /*
2732                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2733                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2734                  * type of allocation to fail.
2735                  */
2736                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2737                 goto nopage;
2738         }
2739
2740         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2741         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2742                 goto nopage;
2743
2744         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2745         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2746                 goto nopage;
2747
2748         /*
2749          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2750          * attempts after direct reclaim are synchronous
2751          */
2752         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2753                                         migration_mode,
2754                                         &contended_compaction,
2755                                         &deferred_compaction);
2756         if (page)
2757                 goto got_pg;
2758
2759         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2760         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2761                 /*
2762                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2763                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2764                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2765                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2766                  * instead of entering direct reclaim.
2767                  */
2768                 if (deferred_compaction)
2769                         goto nopage;
2770
2771                 /*
2772                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2773                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2774                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2775                  * so we fallback to base pages instead.
2776                  */
2777                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2778                         goto nopage;
2779
2780                 /*
2781                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2782                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2783                  * khugepaged trying to collapse.
2784                  */
2785                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2786                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2787                         goto nopage;
2788         }
2789
2790         /*
2791          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2792          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2793          * khugepaged trying to collapse.
2794          */
2795         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2796                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2797                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2798
2799         /* Try direct reclaim and then allocating */
2800         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2801                                                         &did_some_progress);
2802         if (page)
2803                 goto got_pg;
2804
2805         /* Do not loop if specifically requested */
2806         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2807                 goto noretry;
2808
2809         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
2810         pages_reclaimed += did_some_progress;
2811         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
2812             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
2813                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2814                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2815                 goto retry;
2816         }
2817
2818         /* Reclaim has failed us, start killing things */
2819         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
2820         if (page)
2821                 goto got_pg;
2822
2823         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
2824         if (did_some_progress)
2825                 goto retry;
2826
2827 noretry:
2828         /*
2829          * High-order allocations do not necessarily loop after
2830          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2831          * being called after reclaim so call directly if necessary
2832          */
2833         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
2834                                             ac, migration_mode,
2835                                             &contended_compaction,
2836                                             &deferred_compaction);
2837         if (page)
2838                 goto got_pg;
2839 nopage:
2840         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2841 got_pg:
2842         return page;
2843 }
2844
2845 /*
2846  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2847  */
2848 struct page *
2849 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2850                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2851 {
2852         struct zoneref *preferred_zoneref;
2853         struct page *page = NULL;
2854         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2855         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2856         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
2857         struct alloc_context ac = {
2858                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
2859                 .nodemask = nodemask,
2860                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
2861         };
2862
2863         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2864
2865         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2866
2867         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2868
2869         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2870                 return NULL;
2871
2872         /*
2873          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2874          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2875          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
2876          */
2877         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2878                 return NULL;
2879
2880         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2881                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2882
2883 retry_cpuset:
2884         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2885
2886         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
2887         ac.zonelist = zonelist;
2888         /* The preferred zone is used for statistics later */
2889         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
2890                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2891                                 &ac.preferred_zone);
2892         if (!ac.preferred_zone)
2893                 goto out;
2894         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2895
2896         /* First allocation attempt */
2897         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
2898         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
2899         if (unlikely(!page)) {
2900                 /*
2901                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2902                  * can deadlock because I/O on the device might not
2903                  * complete.
2904                  */
2905                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2906
2907                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
2908         }
2909
2910         if (kmemcheck_enabled && page)
2911                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2912
2913         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
2914
2915 out:
2916         /*
2917          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2918          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2919          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2920          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2921          */
2922         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2923                 goto retry_cpuset;
2924
2925         return page;
2926 }
2927 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2928
2929 /*
2930  * Common helper functions.
2931  */
2932 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2933 {
2934         struct page *page;
2935
2936         /*
2937          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2938          * a highmem page
2939          */
2940         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2941
2942         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2943         if (!page)
2944                 return 0;
2945         return (unsigned long) page_address(page);
2946 }
2947 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2948
2949 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2950 {
2951         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2952 }
2953 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2954
2955 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2956 {
2957         if (put_page_testzero(page)) {
2958                 if (order == 0)
2959                         free_hot_cold_page(page, false);
2960                 else
2961                         __free_pages_ok(page, order);
2962         }
2963 }
2964
2965 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2966
2967 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2968 {
2969         if (addr != 0) {
2970                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2971                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2972         }
2973 }
2974
2975 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2976
2977 /*
2978  * Page Fragment:
2979  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
2980  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
2981  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
2982  *
2983  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
2984  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
2985  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
2986  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
2987  */
2988 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
2989                                        gfp_t gfp_mask)
2990 {
2991         struct page *page = NULL;
2992         gfp_t gfp = gfp_mask;
2993
2994 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
2995         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
2996                     __GFP_NOMEMALLOC;
2997         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
2998                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
2999         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3000 #endif
3001         if (unlikely(!page))
3002                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3003
3004         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3005
3006         return page;
3007 }
3008
3009 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3010                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3011 {
3012         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3013         struct page *page;
3014         int offset;
3015
3016         if (unlikely(!nc->va)) {
3017 refill:
3018                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3019                 if (!page)
3020                         return NULL;
3021
3022 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3023                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3024                 size = nc->size;
3025 #endif
3026                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3027                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3028                  */
3029                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3030
3031                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3032                 nc->pfmemalloc = page->pfmemalloc;
3033                 nc->pagecnt_bias = size;
3034                 nc->offset = size;
3035         }
3036
3037         offset = nc->offset - fragsz;
3038         if (unlikely(offset < 0)) {
3039                 page = virt_to_page(nc->va);
3040
3041                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3042                         goto refill;
3043
3044 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3045                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3046                 size = nc->size;
3047 #endif
3048                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3049                 atomic_set(&page->_count, size);
3050
3051                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3052                 nc->pagecnt_bias = size;
3053                 offset = size - fragsz;
3054         }
3055
3056         nc->pagecnt_bias--;
3057         nc->offset = offset;
3058
3059         return nc->va + offset;
3060 }
3061 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3062
3063 /*
3064  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3065  */
3066 void __free_page_frag(void *addr)
3067 {
3068         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3069
3070         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3071                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3072 }
3073 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3074
3075 /*
3076  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3077  * of the current memory cgroup.
3078  *
3079  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3080  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3081  */
3082 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3083 {
3084         struct page *page;
3085         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3086
3087         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3088                 return NULL;
3089         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3090         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3091         return page;
3092 }
3093
3094 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3095 {
3096         struct page *page;
3097         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
3098
3099         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
3100                 return NULL;
3101         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3102         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
3103         return page;
3104 }
3105
3106 /*
3107  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3108  * alloc_kmem_pages.
3109  */
3110 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3111 {
3112         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
3113         __free_pages(page, order);
3114 }
3115
3116 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3117 {
3118         if (addr != 0) {
3119                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3120                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3121         }
3122 }
3123
3124 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
3125 {
3126         if (addr) {
3127                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3128                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3129
3130                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3131                 while (used < alloc_end) {
3132                         free_page(used);
3133                         used += PAGE_SIZE;
3134                 }
3135         }
3136         return (void *)addr;
3137 }
3138
3139 /**
3140  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3141  * @size: the number of bytes to allocate
3142  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3143  *
3144  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3145  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3146  * allocate memory in power-of-two pages.
3147  *
3148  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3149  *
3150  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3151  */
3152 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3153 {
3154         unsigned int order = get_order(size);
3155         unsigned long addr;
3156
3157         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3158         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3159 }
3160 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3161
3162 /**
3163  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3164  *                         pages on a node.
3165  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3166  * @size: the number of bytes to allocate
3167  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3168  *
3169  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3170  * back.
3171  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3172  * but is not exact.
3173  */
3174 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3175 {
3176         unsigned order = get_order(size);
3177         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3178         if (!p)
3179                 return NULL;
3180         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3181 }
3182
3183 /**
3184  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3185  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3186  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3187  *
3188  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3189  */
3190 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3191 {
3192         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3193         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3194
3195         while (addr < end) {
3196                 free_page(addr);
3197                 addr += PAGE_SIZE;
3198         }
3199 }
3200 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3201
3202 /**
3203  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3204  * @offset: The zone index of the highest zone
3205  *
3206  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3207  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3208  * zone, the number of pages is calculated as:
3209  *     managed_pages - high_pages
3210  */
3211 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3212 {
3213         struct zoneref *z;
3214         struct zone *zone;
3215
3216         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3217         unsigned long sum = 0;
3218
3219         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3220
3221         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3222                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3223                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3224                 if (size > high)
3225                         sum += size - high;
3226         }
3227
3228         return sum;
3229 }
3230
3231 /**
3232  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3233  *
3234  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3235  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3236  */
3237 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3238 {
3239         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3240 }
3241 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3242
3243 /**
3244  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3245  *
3246  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3247  * high watermark within all zones.
3248  */
3249 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3250 {
3251         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3252 }
3253
3254 static inline void show_node(struct zone *zone)
3255 {
3256         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3257                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3258 }
3259
3260 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3261 {
3262         val->totalram = totalram_pages;
3263         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3264         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3265         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3266         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3267         val->freehigh = nr_free_highpages();
3268         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3269 }
3270
3271 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3272
3273 #ifdef CONFIG_NUMA
3274 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3275 {
3276         int zone_type;          /* needs to be signed */
3277         unsigned long managed_pages = 0;
3278         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3279
3280         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3281                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3282         val->totalram = managed_pages;
3283         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3284         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3285 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3286         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3287         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3288                         NR_FREE_PAGES);
3289 #else
3290         val->totalhigh = 0;
3291         val->freehigh = 0;
3292 #endif
3293         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3294 }
3295 #endif
3296
3297 /*
3298  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3299  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3300  */
3301 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3302 {
3303         bool ret = false;
3304         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3305
3306         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3307                 goto out;
3308
3309         do {
3310                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3311                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3312         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3313 out:
3314         return ret;
3315 }
3316
3317 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3318
3319 static void show_migration_types(unsigned char type)
3320 {
3321         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3322                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3323                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3324                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3325                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3326 #ifdef CONFIG_CMA
3327                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3328 #endif
3329 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3330                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3331 #endif
3332         };
3333         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3334         char *p = tmp;
3335         int i;
3336
3337         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3338                 if (type & (1 << i))
3339                         *p++ = types[i];
3340         }
3341
3342         *p = '\0';
3343         printk("(%s) ", tmp);
3344 }
3345
3346 /*
3347  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3348  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3349  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3350  *
3351  * Bits in @filter:
3352  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3353  *   cpuset.
3354  */
3355 void show_free_areas(unsigned int filter)
3356 {
3357         unsigned long free_pcp = 0;
3358         int cpu;
3359         struct zone *zone;
3360
3361         for_each_populated_zone(zone) {
3362                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3363                         continue;
3364
3365                 for_each_online_cpu(cpu)
3366                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3367         }
3368
3369         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3370                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3371                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3372                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3373                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3374                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3375                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3376                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3377                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3378                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3379                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3380                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3381                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3382                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3383                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3384                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3385                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3386                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3387                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3388                 global_page_state(NR_SHMEM),
3389                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3390                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3391                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3392                 free_pcp,
3393                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3394
3395         for_each_populated_zone(zone) {
3396                 int i;
3397
3398                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3399                         continue;
3400
3401                 free_pcp = 0;
3402                 for_each_online_cpu(cpu)
3403                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3404
3405                 show_node(zone);
3406                 printk("%s"
3407                         " free:%lukB"
3408                         " min:%lukB"
3409                         " low:%lukB"
3410                         " high:%lukB"
3411                         " active_anon:%lukB"
3412                         " inactive_anon:%lukB"
3413                         " active_file:%lukB"
3414                         " inactive_file:%lukB"
3415                         " unevictable:%lukB"
3416                         " isolated(anon):%lukB"
3417                         " isolated(file):%lukB"
3418                         " present:%lukB"
3419                         " managed:%lukB"
3420                         " mlocked:%lukB"
3421                         " dirty:%lukB"
3422                         " writeback:%lukB"
3423                         " mapped:%lukB"
3424                         " shmem:%lukB"
3425                         " slab_reclaimable:%lukB"
3426                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3427                         " kernel_stack:%lukB"
3428                         " pagetables:%lukB"
3429                         " unstable:%lukB"
3430                         " bounce:%lukB"
3431                         " free_pcp:%lukB"
3432                         " local_pcp:%ukB"
3433                         " free_cma:%lukB"
3434                         " writeback_tmp:%lukB"
3435                         " pages_scanned:%lu"
3436                         " all_unreclaimable? %s"
3437                         "\n",
3438                         zone->name,
3439                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3440                         K(min_wmark_pages(zone)),
3441                         K(low_wmark_pages(zone)),
3442                         K(high_wmark_pages(zone)),
3443                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3444                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3445                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3446                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3447                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3448                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3449                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3450                         K(zone->present_pages),
3451                         K(zone->managed_pages),
3452                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3453                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3454                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3455                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3456                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3457                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3458                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3459                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3460                                 THREAD_SIZE / 1024,
3461                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3462                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3463                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3464                         K(free_pcp),
3465                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3466                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3467                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3468                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3469                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3470                         );
3471                 printk("lowmem_reserve[]:");
3472                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3473                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3474                 printk("\n");
3475         }
3476
3477         for_each_populated_zone(zone) {
3478                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3479                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3480
3481                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3482                         continue;
3483                 show_node(zone);
3484                 printk("%s: ", zone->name);
3485
3486                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3487                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3488                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3489                         int type;
3490
3491                         nr[order] = area->nr_free;
3492                         total += nr[order] << order;
3493
3494                         types[order] = 0;
3495                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3496                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3497                                         types[order] |= 1 << type;
3498                         }
3499                 }
3500                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3501                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3502                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3503                         if (nr[order])
3504                                 show_migration_types(types[order]);
3505                 }
3506                 printk("= %lukB\n", K(total));
3507         }
3508
3509         hugetlb_show_meminfo();
3510
3511         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3512
3513         show_swap_cache_info();
3514 }
3515
3516 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3517 {
3518         zoneref->zone = zone;
3519         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3520 }
3521
3522 /*
3523  * Builds allocation fallback zone lists.
3524  *
3525  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3526  */
3527 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3528                                 int nr_zones)
3529 {
3530         struct zone *zone;
3531         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3532
3533         do {
3534                 zone_type--;
3535                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3536                 if (populated_zone(zone)) {
3537                         zoneref_set_zone(zone,
3538                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3539                         check_highest_zone(zone_type);
3540                 }
3541         } while (zone_type);
3542
3543         return nr_zones;
3544 }
3545
3546
3547 /*
3548  *  zonelist_order:
3549  *  0 = automatic detection of better ordering.
3550  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3551  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3552  *
3553  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3554  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3555  */
3556 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3557 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3558 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3559
3560 /* zonelist order in the kernel.
3561  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3562  */
3563 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3564 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3565
3566
3567 #ifdef CONFIG_NUMA
3568 /* The value user specified ....changed by config */
3569 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3570 /* string for sysctl */
3571 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3572 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3573
3574 /*
3575  * interface for configure zonelist ordering.
3576  * command line option "numa_zonelist_order"
3577  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3578  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3579  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3580  */
3581
3582 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3583 {
3584         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3585                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3586         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3587                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3588         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3589                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3590         } else {
3591                 printk(KERN_WARNING
3592                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3593                         "%s\n", s);
3594                 return -EINVAL;
3595         }
3596         return 0;
3597 }
3598
3599 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3600 {
3601         int ret;
3602
3603         if (!s)
3604                 return 0;
3605
3606         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3607         if (ret == 0)
3608                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3609
3610         return ret;
3611 }
3612 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3613
3614 /*
3615  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3616  */
3617 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3618                 void __user *buffer, size_t *length,
3619                 loff_t *ppos)
3620 {
3621         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3622         int ret;
3623         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3624
3625         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3626         if (write) {
3627                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3628                         ret = -EINVAL;
3629                         goto out;
3630                 }
3631                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3632         }
3633         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3634         if (ret)
3635                 goto out;
3636         if (write) {
3637                 int oldval = user_zonelist_order;
3638
3639                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3640                 if (ret) {
3641                         /*
3642                          * bogus value.  restore saved string
3643                          */
3644                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3645                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3646                         user_zonelist_order = oldval;
3647                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3648                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3649                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3650                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3651                 }
3652         }
3653 out:
3654         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3655         return ret;
3656 }
3657
3658
3659 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3660 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3661
3662 /**
3663  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3664  * @node: node whose fallback list we're appending
3665  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3666  *
3667  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3668  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3669  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3670  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3671  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3672  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3673  * on them otherwise.
3674  * It returns -1 if no node is found.
3675  */
3676 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3677 {
3678         int n, val;
3679         int min_val = INT_MAX;
3680         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3681         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3682
3683         /* Use the local node if we haven't already */
3684         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3685                 node_set(node, *used_node_mask);
3686                 return node;
3687         }
3688
3689         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3690
3691                 /* Don't want a node to appear more than once */
3692                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3693                         continue;
3694
3695                 /* Use the distance array to find the distance */
3696                 val = node_distance(node, n);
3697
3698                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3699                 val += (n < node);
3700
3701                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3702                 tmp = cpumask_of_node(n);
3703                 if (!cpumask_empty(tmp))
3704                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3705
3706                 /* Slight preference for less loaded node */
3707                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3708                 val += node_load[n];
3709
3710                 if (val < min_val) {
3711                         min_val = val;
3712                         best_node = n;
3713                 }
3714         }
3715
3716         if (best_node >= 0)
3717                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3718
3719         return best_node;
3720 }
3721
3722
3723 /*
3724  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3725  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3726  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3727  */
3728 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3729 {
3730         int j;
3731         struct zonelist *zonelist;
3732
3733         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3734         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3735                 ;
3736         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3737         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3738         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3739 }
3740
3741 /*
3742  * Build gfp_thisnode zonelists
3743  */
3744 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3745 {
3746         int j;
3747         struct zonelist *zonelist;
3748
3749         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3750         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3751         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3752         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3753 }
3754
3755 /*
3756  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3757  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3758  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3759  * may still exist in local DMA zone.
3760  */
3761 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3762
3763 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3764 {
3765         int pos, j, node;
3766         int zone_type;          /* needs to be signed */
3767         struct zone *z;
3768         struct zonelist *zonelist;
3769
3770         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3771         pos = 0;
3772         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3773                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3774                         node = node_order[j];
3775                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3776                         if (populated_zone(z)) {
3777                                 zoneref_set_zone(z,
3778                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3779                                 check_highest_zone(zone_type);
3780                         }
3781                 }
3782         }
3783         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3784         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3785 }
3786
3787 #if defined(CONFIG_64BIT)
3788 /*
3789  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3790  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3791  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3792  */
3793 static int default_zonelist_order(void)
3794 {
3795         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3796 }
3797 #else
3798 /*
3799  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3800  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3801  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3802  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3803  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3804  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3805  */
3806 static int default_zonelist_order(void)
3807 {
3808         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3809 }
3810 #endif /* CONFIG_64BIT */
3811
3812 static void set_zonelist_order(void)
3813 {
3814         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3815                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3816         else
3817                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3818 }
3819
3820 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3821 {
3822         int j, node, load;
3823         enum zone_type i;
3824         nodemask_t used_mask;
3825         int local_node, prev_node;
3826         struct zonelist *zonelist;
3827         int order = current_zonelist_order;
3828
3829         /* initialize zonelists */
3830         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3831                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3832                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3833                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3834         }
3835
3836         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3837         local_node = pgdat->node_id;
3838         load = nr_online_nodes;
3839         prev_node = local_node;
3840         nodes_clear(used_mask);
3841
3842         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3843         j = 0;
3844
3845         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3846                 /*
3847                  * We don't want to pressure a particular node.
3848                  * So adding penalty to the first node in same
3849                  * distance group to make it round-robin.
3850                  */
3851                 if (node_distance(local_node, node) !=
3852                     node_distance(local_node, prev_node))
3853                         node_load[node] = load;
3854
3855                 prev_node = node;
3856                 load--;
3857                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3858                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3859                 else
3860                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3861         }
3862
3863         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3864                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3865                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3866         }
3867
3868         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3869 }
3870
3871 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3872 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3873 {
3874         struct zonelist *zonelist;
3875         struct zonelist_cache *zlc;
3876         struct zoneref *z;
3877
3878         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3879         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3880         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3881         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3882                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3883 }
3884
3885 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3886 /*
3887  * Return node id of node used for "local" allocations.
3888  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3889  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3890  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3891  */
3892 int local_memory_node(int node)
3893 {
3894         struct zone *zone;
3895
3896         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3897                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3898                                    NULL,
3899                                    &zone);
3900         return zone->node;
3901 }
3902 #endif
3903
3904 #else   /* CONFIG_NUMA */
3905
3906 static void set_zonelist_order(void)
3907 {
3908         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3909 }
3910
3911 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3912 {
3913         int node, local_node;
3914         enum zone_type j;
3915         struct zonelist *zonelist;
3916
3917         local_node = pgdat->node_id;
3918
3919         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3920         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3921
3922         /*
3923          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3924          * of all the other nodes.
3925          * We don't want to pressure a particular node, so when
3926          * building the zones for node N, we make sure that the
3927          * zones coming right after the local ones are those from
3928          * node N+1 (modulo N)
3929          */
3930         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3931                 if (!node_online(node))
3932                         continue;
3933                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3934         }
3935         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3936                 if (!node_online(node))
3937                         continue;
3938                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3939         }
3940
3941         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3942         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3943 }
3944
3945 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3946 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3947 {
3948         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3949 }
3950
3951 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3952
3953 /*
3954  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3955  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3956  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3957  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3958  * with interrupts disabled.
3959  *
3960  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3961  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3962  * hotplugged processors.
3963  *
3964  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3965  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3966  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3967  */
3968 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3969 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3970 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3971
3972 /*
3973  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3974  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3975  */
3976 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3977
3978 /* return values int ....just for stop_machine() */
3979 static int __build_all_zonelists(void *data)
3980 {
3981         int nid;
3982         int cpu;
3983         pg_data_t *self = data;
3984
3985 #ifdef CONFIG_NUMA
3986         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3987 #endif
3988
3989         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3990                 build_zonelists(self);
3991                 build_zonelist_cache(self);
3992         }
3993
3994         for_each_online_node(nid) {
3995                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3996
3997                 build_zonelists(pgdat);
3998                 build_zonelist_cache(pgdat);
3999         }
4000
4001         /*
4002          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4003          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4004          * each zone will be allocated later when the per cpu
4005          * allocator is available.
4006          *
4007          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4008          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4009          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4010          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4011          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4012          * (a chicken-egg dilemma).
4013          */
4014         for_each_possible_cpu(cpu) {
4015                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4016
4017 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4018                 /*
4019                  * We now know the "local memory node" for each node--
4020                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4021                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4022                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4023                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4024                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4025                  */
4026                 if (cpu_online(cpu))
4027                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4028 #endif
4029         }
4030
4031         return 0;
4032 }
4033
4034 static noinline void __init
4035 build_all_zonelists_init(void)
4036 {
4037         __build_all_zonelists(NULL);
4038         mminit_verify_zonelist();
4039         cpuset_init_current_mems_allowed();
4040 }
4041
4042 /*
4043  * Called with zonelists_mutex held always
4044  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4045  *
4046  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4047  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4048  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4049  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4050  */
4051 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4052 {
4053         set_zonelist_order();
4054
4055         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4056                 build_all_zonelists_init();
4057         } else {
4058 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4059                 if (zone)
4060                         setup_zone_pageset(zone);
4061 #endif
4062                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4063                    of zonelist */
4064                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4065                 /* cpuset refresh routine should be here */
4066         }
4067         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4068         /*
4069          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4070          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4071          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4072          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4073          * disabled and enable it later
4074          */
4075         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4076                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4077         else
4078                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4079
4080         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4081                 "Total pages: %ld\n",
4082                         nr_online_nodes,
4083                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4084                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4085                         vm_total_pages);
4086 #ifdef CONFIG_NUMA
4087         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4088 #endif
4089 }
4090
4091 /*
4092  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4093  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4094  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4095  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4096  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4097  * conservative, even though it seems large.
4098  *
4099  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4100  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4101  */
4102 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4103
4104 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4105 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4106 {
4107         unsigned long size = 1;
4108
4109         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4110
4111         while (size < pages)
4112                 size <<= 1;
4113
4114         /*
4115          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4116          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4117          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4118          */
4119         size = min(size, 4096UL);
4120
4121         return max(size, 4UL);
4122 }
4123 #else
4124 /*
4125  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4126  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4127  *
4128  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4129  *
4130  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4131  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4132  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4133  *
4134  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4135  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4136  *
4137  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4138  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4139  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4140  */
4141 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4142 {
4143         return 4096UL;
4144 }
4145 #endif
4146
4147 /*
4148  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4149  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4150  * hash function before the remainder is taken.
4151  */
4152 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4153 {
4154         return ffz(~size);
4155 }
4156
4157 /*
4158  * Check if a pageblock contains reserved pages
4159  */
4160 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
4161 {
4162         unsigned long pfn;
4163
4164         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4165                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
4166                         return 1;
4167         }
4168         return 0;
4169 }
4170
4171 /*
4172  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4173  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4174  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4175  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4176  * blocks as reclaim kicks in
4177  */
4178 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4179 {
4180         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4181         struct page *page;
4182         unsigned long block_migratetype;
4183         int reserve;
4184         int old_reserve;
4185
4186         /*
4187          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4188          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4189          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4190          * the block.
4191          */
4192         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4193         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4194         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4195         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4196                                                         pageblock_order;
4197
4198         /*
4199          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4200          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4201          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4202          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4203          * future allocation of hugepages at runtime.
4204          */
4205         reserve = min(2, reserve);
4206         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4207
4208         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4209         if (reserve == old_reserve)
4210                 return;
4211         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4212
4213         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4214                 if (!pfn_valid(pfn))
4215                         continue;
4216                 page = pfn_to_page(pfn);
4217
4218                 /* Watch out for overlapping nodes */
4219                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4220                         continue;
4221
4222                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4223
4224                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4225                 if (reserve > 0) {
4226                         /*
4227                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4228                          * them.
4229                          */
4230                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4231                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4232                                 continue;
4233
4234                         /* If this block is reserved, account for it */
4235                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4236                                 reserve--;
4237                                 continue;
4238                         }
4239
4240                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4241                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4242                                 set_pageblock_migratetype(page,
4243                                                         MIGRATE_RESERVE);
4244                                 move_freepages_block(zone, page,
4245                                                         MIGRATE_RESERVE);
4246                                 reserve--;
4247                                 continue;
4248                         }
4249                 } else if (!old_reserve) {
4250                         /*
4251                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4252                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4253                          */
4254                         break;
4255                 }
4256
4257                 /*
4258                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4259                  * take it back
4260                  */
4261                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4262                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4263                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4264                 }
4265         }
4266 }
4267
4268 /*
4269  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4270  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4271  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4272  */
4273 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4274                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4275 {
4276         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4277         unsigned long pfn;
4278         struct zone *z;
4279
4280         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4281                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4282
4283         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4284         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4285                 /*
4286                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4287                  * handed to this function.  They do not
4288                  * exist on hotplugged memory.
4289                  */
4290                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4291                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4292                                 continue;
4293                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4294                                 continue;
4295                 }
4296                 __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4297         }
4298 }
4299
4300 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4301 {
4302         unsigned int order, t;
4303         for_each_migratetype_order(order, t) {
4304                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4305                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4306         }
4307 }
4308
4309 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4310 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4311         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4312 #endif
4313
4314 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4315 {
4316 #ifdef CONFIG_MMU
4317         int batch;
4318
4319         /*
4320          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4321          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4322          *
4323          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4324          */
4325         batch = zone->managed_pages / 1024;
4326         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4327                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4328         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4329         if (batch < 1)
4330                 batch = 1;
4331
4332         /*
4333          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4334          * of 2 value was found to be more likely to have
4335          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4336          *
4337          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4338          * batches of pages, one task can end up with a lot
4339          * of pages of one half of the possible page colors
4340          * and the other with pages of the other colors.
4341          */
4342         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4343
4344         return batch;
4345
4346 #else
4347         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4348          * conditions.
4349          *
4350          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4351          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4352          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4353          *
4354          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4355          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4356          * can be a significant delay between the individual batches being
4357          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4358          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4359          */
4360         return 0;
4361 #endif
4362 }
4363
4364 /*
4365  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4366  * ->batch must never be higher then ->high.
4367  * The following function updates them in a safe manner without read side
4368  * locking.
4369  *
4370  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4371  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4372  *
4373  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4374  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4375  * exist).
4376  */
4377 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4378                 unsigned long batch)
4379 {
4380        /* start with a fail safe value for batch */
4381         pcp->batch = 1;
4382         smp_wmb();
4383
4384        /* Update high, then batch, in order */
4385         pcp->high = high;
4386         smp_wmb();
4387
4388         pcp->batch = batch;
4389 }
4390
4391 /* a companion to pageset_set_high() */
4392 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4393 {
4394         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4395 }
4396
4397 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4398 {
4399         struct per_cpu_pages *pcp;
4400         int migratetype;
4401
4402         memset(p, 0, sizeof(*p));
4403
4404         pcp = &p->pcp;
4405         pcp->count = 0;
4406         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4407                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4408 }
4409
4410 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4411 {
4412         pageset_init(p);
4413         pageset_set_batch(p, batch);
4414 }
4415
4416 /*
4417  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4418  * to the value high for the pageset p.
4419  */
4420 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4421                                 unsigned long high)
4422 {
4423         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4424         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4425                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4426
4427         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4428 }
4429
4430 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4431                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4432 {
4433         if (percpu_pagelist_fraction)
4434                 pageset_set_high(pcp,
4435                         (zone->managed_pages /
4436                                 percpu_pagelist_fraction));
4437         else
4438                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4439 }
4440
4441 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4442 {
4443         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4444
4445         pageset_init(pcp);
4446         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4447 }
4448
4449 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4450 {
4451         int cpu;
4452         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4453         for_each_possible_cpu(cpu)
4454                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4455 }
4456
4457 /*
4458  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4459  * Before this call only boot pagesets were available.
4460  */
4461 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4462 {
4463         struct zone *zone;
4464
4465         for_each_populated_zone(zone)
4466                 setup_zone_pageset(zone);
4467 }
4468
4469 static noinline __init_refok
4470 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4471 {
4472         int i;
4473         size_t alloc_size;
4474
4475         /*
4476          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4477          * per zone.
4478          */
4479         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4480                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4481         zone->wait_table_bits =
4482                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4483         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4484                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4485
4486         if (!slab_is_available()) {
4487                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4488                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4489                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4490         } else {
4491                 /*
4492                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4493                  * via memory hot-add.
4494                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4495                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4496                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4497                  * node itself as well.
4498                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4499                  * necessary.
4500                  */
4501                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4502         }
4503         if (!zone->wait_table)
4504                 return -ENOMEM;
4505
4506         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4507                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4508
4509         return 0;
4510 }
4511
4512 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4513 {
4514         /*
4515          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4516          * relies on the ability of the linker to provide the
4517          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4518          */
4519         zone->pageset = &boot_pageset;
4520
4521         if (populated_zone(zone))
4522                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4523                         zone->name, zone->present_pages,
4524                                          zone_batchsize(zone));
4525 }
4526
4527 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4528                                         unsigned long zone_start_pfn,
4529                                         unsigned long size,
4530                                         enum memmap_context context)
4531 {
4532         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4533         int ret;
4534         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4535         if (ret)
4536                 return ret;
4537         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4538
4539         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4540
4541         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4542                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4543                         pgdat->node_id,
4544                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4545                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4546
4547         zone_init_free_lists(zone);
4548
4549         return 0;
4550 }
4551
4552 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4553 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4554 /*
4555  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4556  */
4557 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4558 {
4559         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4560         int nid;
4561         /*
4562          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4563          * when the kernel is running single-threaded.
4564          */
4565         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4566         static int __meminitdata last_nid;
4567
4568         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4569                 return last_nid;
4570
4571         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4572         if (nid != -1) {
4573                 last_start_pfn = start_pfn;
4574                 last_end_pfn = end_pfn;
4575                 last_nid = nid;
4576         }
4577
4578         return nid;
4579 }
4580 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4581
4582 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4583 {
4584         int nid;
4585
4586         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4587         if (nid >= 0)
4588                 return nid;
4589         /* just returns 0 */
4590         return 0;
4591 }
4592
4593 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4594 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4595 {
4596         int nid;
4597
4598         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4599         if (nid >= 0 && nid != node)
4600                 return false;
4601         return true;
4602 }
4603 #endif
4604
4605 /**
4606  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4607  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4608  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4609  *
4610  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4611  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4612  * memblock_free_early_nid() manually.
4613  */
4614 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4615 {
4616         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4617         int i, this_nid;
4618
4619         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4620                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4621                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4622
4623                 if (start_pfn < end_pfn)
4624                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4625                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4626                                         this_nid);
4627         }
4628 }
4629
4630 /**
4631  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4632  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4633  *
4634  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4635  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4636  */
4637 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4638 {
4639         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4640         int i, this_nid;
4641
4642         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4643                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4644 }
4645
4646 /**
4647  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4648  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4649  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4650  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4651  *
4652  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4653  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4654  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4655  * PFNs will be 0.
4656  */
4657 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4658                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4659 {
4660         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4661         int i;
4662
4663         *start_pfn = -1UL;
4664         *end_pfn = 0;
4665
4666         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4667                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4668                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4669         }
4670
4671         if (*start_pfn == -1UL)
4672                 *start_pfn = 0;
4673 }
4674
4675 /*
4676  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4677  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4678  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4679  */
4680 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4681 {
4682         int zone_index;
4683         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4684                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4685                         continue;
4686
4687                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4688                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4689                         break;
4690         }
4691
4692         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4693         movable_zone = zone_index;
4694 }
4695
4696 /*
4697  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4698  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4699  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4700  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4701  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4702  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4703  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4704  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4705  */
4706 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4707                                         unsigned long zone_type,
4708                                         unsigned long node_start_pfn,
4709                                         unsigned long node_end_pfn,
4710                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4711                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4712 {
4713         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4714         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4715                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4716                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4717                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4718                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4719                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4720
4721                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4722                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4723                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4724                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4725
4726                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4727                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4728                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4729         }
4730 }
4731
4732 /*
4733  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4734  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4735  */
4736 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4737                                         unsigned long zone_type,
4738                                         unsigned long node_start_pfn,
4739                                         unsigned long node_end_pfn,
4740                                         unsigned long *ignored)
4741 {
4742         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4743
4744         /* Get the start and end of the zone */
4745         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4746         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4747         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4748                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4749                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4750
4751         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4752         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4753                 return 0;
4754
4755         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4756         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4757         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4758
4759         /* Return the spanned pages */
4760         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4761 }
4762
4763 /*
4764  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4765  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4766  */
4767 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4768                                 unsigned long range_start_pfn,
4769                                 unsigned long range_end_pfn)
4770 {
4771         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4772         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4773         int i;
4774
4775         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4776                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4777                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4778                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4779         }
4780         return nr_absent;
4781 }
4782
4783 /**
4784  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4785  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4786  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4787  *
4788  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4789  */
4790 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4791                                                         unsigned long end_pfn)
4792 {
4793         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4794 }
4795
4796 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4797 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4798                                         unsigned long zone_type,
4799                                         unsigned long node_start_pfn,
4800                                         unsigned long node_end_pfn,
4801                                         unsigned long *ignored)
4802 {
4803         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4804         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4805         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4806
4807         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4808         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4809
4810         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4811                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4812                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4813         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4814 }
4815
4816 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4817 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4818                                         unsigned long zone_type,
4819                                         unsigned long node_start_pfn,
4820                                         unsigned long node_end_pfn,
4821                                         unsigned long *zones_size)
4822 {
4823         return zones_size[zone_type];
4824 }
4825
4826 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4827                                                 unsigned long zone_type,
4828                                                 unsigned long node_start_pfn,
4829                                                 unsigned long node_end_pfn,
4830                                                 unsigned long *zholes_size)
4831 {
4832         if (!zholes_size)
4833                 return 0;
4834
4835         return zholes_size[zone_type];
4836 }
4837
4838 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4839
4840 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4841                                                 unsigned long node_start_pfn,
4842                                                 unsigned long node_end_pfn,
4843                                                 unsigned long *zones_size,
4844                                                 unsigned long *zholes_size)
4845 {
4846         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
4847         enum zone_type i;
4848
4849         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
4850                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
4851                 unsigned long size, real_size;
4852
4853                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4854                                                   node_start_pfn,
4855                                                   node_end_pfn,
4856                                                   zones_size);
4857                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4858                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4859                                                   zholes_size);
4860                 zone->spanned_pages = size;
4861                 zone->present_pages = real_size;
4862
4863                 totalpages += size;
4864                 realtotalpages += real_size;
4865         }
4866
4867         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4868         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4869         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4870                                                         realtotalpages);
4871 }
4872
4873 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4874 /*
4875  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4876  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4877  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4878  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4879  * bytes.
4880  */
4881 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4882 {
4883         unsigned long usemapsize;
4884
4885         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4886         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4887         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4888         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4889         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4890
4891         return usemapsize / 8;
4892 }
4893
4894 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4895                                 struct zone *zone,
4896                                 unsigned long zone_start_pfn,
4897                                 unsigned long zonesize)
4898 {
4899         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4900         zone->pageblock_flags = NULL;
4901         if (usemapsize)
4902                 zone->pageblock_flags =
4903                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4904                                                          pgdat->node_id);
4905 }
4906 #else
4907 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4908                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4909 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4910
4911 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4912
4913 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4914 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4915 {
4916         unsigned int order;
4917
4918         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4919         if (pageblock_order)
4920                 return;
4921
4922         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4923                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4924         else
4925                 order = MAX_ORDER - 1;
4926
4927         /*
4928          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4929          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4930          * powerpc.
4931          */
4932         pageblock_order = order;
4933 }
4934 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4935
4936 /*
4937  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4938  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4939  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4940  * the kernel config
4941  */
4942 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4943 {
4944 }
4945
4946 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4947
4948 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4949                                                    unsigned long present_pages)
4950 {
4951         unsigned long pages = spanned_pages;
4952
4953         /*
4954          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4955          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4956          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4957          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4958          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4959          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4960          */
4961         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4962             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4963                 pages = present_pages;
4964
4965         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4966 }
4967
4968 /*
4969  * Set up the zone data structures:
4970  *   - mark all pages reserved
4971  *   - mark all memory queues empty
4972  *   - clear the memory bitmaps
4973  *
4974  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4975  */
4976 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4977                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn)
4978 {
4979         enum zone_type j;
4980         int nid = pgdat->node_id;
4981         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4982         int ret;
4983
4984         pgdat_resize_init(pgdat);
4985 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4986         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4987         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4988         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4989 #endif
4990         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4991         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4992         pgdat_page_ext_init(pgdat);
4993
4994         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4995                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4996                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4997
4998                 size = zone->spanned_pages;
4999                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5000
5001                 /*
5002                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5003                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5004                  * and per-cpu initialisations
5005                  */
5006                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5007                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5008                         if (freesize >= memmap_pages) {
5009                                 freesize -= memmap_pages;
5010                                 if (memmap_pages)
5011                                         printk(KERN_DEBUG
5012                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5013                                                zone_names[j], memmap_pages);
5014                         } else
5015                                 printk(KERN_WARNING
5016                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5017                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5018                 }
5019
5020                 /* Account for reserved pages */
5021                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5022                         freesize -= dma_reserve;
5023                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5024                                         zone_names[0], dma_reserve);
5025                 }
5026
5027                 if (!is_highmem_idx(j))
5028                         nr_kernel_pages += freesize;
5029                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5030                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5031                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5032                 nr_all_pages += freesize;
5033
5034                 /*
5035                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5036                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5037                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5038                  */
5039                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5040 #ifdef CONFIG_NUMA
5041                 zone->node = nid;
5042                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5043                                                 / 100;
5044                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5045 #endif
5046                 zone->name = zone_names[j];
5047                 spin_lock_init(&zone->lock);
5048                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5049                 zone_seqlock_init(zone);
5050                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5051                 zone_pcp_init(zone);
5052
5053                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5054                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5055
5056                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5057                 if (!size)
5058                         continue;
5059
5060                 set_pageblock_order();
5061                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5062                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
5063                                                 size, MEMMAP_EARLY);
5064                 BUG_ON(ret);
5065                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5066                 zone_start_pfn += size;
5067         }
5068 }
5069
5070 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5071 {
5072         /* Skip empty nodes */
5073         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5074                 return;
5075
5076 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5077         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5078         if (!pgdat->node_mem_map) {
5079                 unsigned long size, start, end;
5080                 struct page *map;
5081
5082                 /*
5083                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5084                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5085                  * for the buddy allocator to function correctly.
5086                  */
5087                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5088                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5089                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5090                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5091                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5092                 if (!map)
5093                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5094                                                                pgdat->node_id);
5095                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
5096         }
5097 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5098         /*
5099          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5100          */
5101         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5102                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5103 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5104                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5105                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
5106 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5107         }
5108 #endif
5109 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5110 }
5111
5112 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5113                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5114 {
5115         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5116         unsigned long start_pfn = 0;
5117         unsigned long end_pfn = 0;
5118
5119         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5120         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5121
5122         pgdat->node_id = nid;
5123         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5124 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5125         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5126         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5127                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT, ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5128 #endif
5129         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5130                                   zones_size, zholes_size);
5131
5132         alloc_node_mem_map(pgdat);
5133 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5134         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5135                 nid, (unsigned long)pgdat,
5136                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5137 #endif
5138
5139         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn);
5140 }
5141
5142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5143
5144 #if MAX_NUMNODES > 1
5145 /*
5146  * Figure out the number of possible node ids.
5147  */
5148 void __init setup_nr_node_ids(void)
5149 {
5150         unsigned int node;
5151         unsigned int highest = 0;
5152
5153         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5154                 highest = node;
5155         nr_node_ids = highest + 1;
5156 }
5157 #endif
5158
5159 /**
5160  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5161  *
5162  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5163  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5164  * all the nodes.
5165  *
5166  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5167  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5168  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5169  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5170  *
5171  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5172  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5173  * populated node map.
5174  *
5175  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5176  * requirement (single node).
5177  */
5178 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5179 {
5180         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5181         unsigned long start, end, mask;
5182         int last_nid = -1;
5183         int i, nid;
5184
5185         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5186                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5187                         last_nid = nid;
5188                         last_end = end;
5189                         continue;
5190                 }
5191
5192                 /*
5193                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5194                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5195                  * too coarse to separate the current node from the last.
5196                  */
5197                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5198                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5199                         mask <<= 1;
5200
5201                 /* accumulate all internode masks */
5202                 accl_mask |= mask;
5203         }
5204
5205         /* convert mask to number of pages */
5206         return ~accl_mask + 1;
5207 }
5208
5209 /* Find the lowest pfn for a node */
5210 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5211 {
5212         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5213         unsigned long start_pfn;
5214         int i;
5215
5216         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5217                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5218
5219         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5220                 printk(KERN_WARNING
5221                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5222                 return 0;
5223         }
5224
5225         return min_pfn;
5226 }
5227
5228 /**
5229  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5230  *
5231  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5232  * memblock_set_node().
5233  */
5234 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5235 {
5236         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5237 }
5238
5239 /*
5240  * early_calculate_totalpages()
5241  * Sum pages in active regions for movable zone.
5242  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5243  */
5244 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5245 {
5246         unsigned long totalpages = 0;
5247         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5248         int i, nid;
5249
5250         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5251                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5252
5253                 totalpages += pages;
5254                 if (pages)
5255                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5256         }
5257         return totalpages;
5258 }
5259
5260 /*
5261  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5262  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5263  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5264  * others
5265  */
5266 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5267 {
5268         int i, nid;
5269         unsigned long usable_startpfn;
5270         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5271         /* save the state before borrow the nodemask */
5272         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5273         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5274         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5275         struct memblock_region *r;
5276
5277         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5278         find_usable_zone_for_movable();
5279
5280         /*
5281          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5282          * options.
5283          */
5284         if (movable_node_is_enabled()) {
5285                 for_each_memblock(memory, r) {
5286                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5287                                 continue;
5288
5289                         nid = r->nid;
5290
5291                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5292                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5293                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5294                                 usable_startpfn;
5295                 }
5296
5297                 goto out2;
5298         }
5299
5300         /*
5301          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5302          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5303          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5304          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5305          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5306          * what movablecore would have allowed.
5307          */
5308         if (required_movablecore) {
5309                 unsigned long corepages;
5310
5311                 /*
5312                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5313                  * was requested by the user
5314                  */
5315                 required_movablecore =
5316                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5317                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5318
5319                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5320         }
5321
5322         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5323         if (!required_kernelcore)
5324                 goto out;
5325
5326         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5327         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5328
5329 restart:
5330         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5331         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5332         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5333                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5334
5335                 /*
5336                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5337                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5338                  * amount of memory for the kernel
5339                  */
5340                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5341                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5342
5343                 /*
5344                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5345                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5346                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5347                  */
5348                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5349
5350                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5351                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5352                         unsigned long size_pages;
5353
5354                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5355                         if (start_pfn >= end_pfn)
5356                                 continue;
5357
5358                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5359                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5360                                 unsigned long kernel_pages;
5361                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5362                                                                 - start_pfn;
5363
5364                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5365                                                         kernelcore_remaining);
5366                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5367                                                         required_kernelcore);
5368
5369                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5370                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5371
5372                                         /*
5373                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5374                                          * that if we have to rebalance
5375                                          * kernelcore across nodes, we will
5376                                          * not double account here
5377                                          */
5378                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5379                                         continue;
5380                                 }
5381                                 start_pfn = usable_startpfn;
5382                         }
5383
5384                         /*
5385                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5386                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5387                          * number of pages used as kernelcore
5388                          */
5389                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5390                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5391                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5392                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5393
5394                         /*
5395                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5396                          * break if the kernelcore for this node has been
5397                          * satisfied
5398                          */
5399                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5400                                                                 size_pages);
5401                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5402                         if (!kernelcore_remaining)
5403                                 break;
5404                 }
5405         }
5406
5407         /*
5408          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5409          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5410          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5411          * satisfied
5412          */
5413         usable_nodes--;
5414         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5415                 goto restart;
5416
5417 out2:
5418         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5419         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5420                 zone_movable_pfn[nid] =
5421                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5422
5423 out:
5424         /* restore the node_state */
5425         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5426 }
5427
5428 /* Any regular or high memory on that node ? */
5429 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5430 {
5431         enum zone_type zone_type;
5432
5433         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5434                 return;
5435
5436         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5437                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5438                 if (populated_zone(zone)) {
5439                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5440                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5441                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5442                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5443                         break;
5444                 }
5445         }
5446 }
5447
5448 /**
5449  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5450  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5451  *
5452  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5453  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5454  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5455  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5456  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5457  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5458  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5459  * at arch_max_dma_pfn.
5460  */
5461 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5462 {
5463         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5464         int i, nid;
5465
5466         /* Record where the zone boundaries are */
5467         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5468                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5469         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5470                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5471         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5472         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5473         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5474                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5475                         continue;
5476                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5477                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5478                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5479                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5480         }
5481         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5482         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5483
5484         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5485         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5486         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5487
5488         /* Print out the zone ranges */
5489         pr_info("Zone ranges:\n");
5490         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5491                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5492                         continue;
5493                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5494                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5495                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5496                         pr_cont("empty\n");
5497                 else
5498                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5499                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5500                                         << PAGE_SHIFT,
5501                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5502                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5503         }
5504
5505         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5506         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5507         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5508                 if (zone_movable_pfn[i])
5509                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5510                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5511         }
5512
5513         /* Print out the early node map */
5514         pr_info("Early memory node ranges\n");
5515         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5516                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5517                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5518                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5519
5520         /* Initialise every node */
5521         mminit_verify_pageflags_layout();
5522         setup_nr_node_ids();
5523         for_each_online_node(nid) {
5524                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5525                 free_area_init_node(nid, NULL,
5526                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5527
5528                 /* Any memory on that node */
5529                 if (pgdat->node_present_pages)
5530                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5531                 check_for_memory(pgdat, nid);
5532         }
5533 }
5534
5535 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5536 {
5537         unsigned long long coremem;
5538         if (!p)
5539                 return -EINVAL;
5540
5541         coremem = memparse(p, &p);
5542         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5543
5544         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5545         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5546
5547         return 0;
5548 }
5549
5550 /*
5551  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5552  * cannot be reclaimed or migrated.
5553  */
5554 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5555 {
5556         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5557 }
5558
5559 /*
5560  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5561  * can be reclaimed or migrated.
5562  */
5563 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5564 {
5565         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5566 }
5567
5568 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5569 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5570
5571 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5572
5573 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5574 {
5575         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5576         page_zone(page)->managed_pages += count;
5577         totalram_pages += count;
5578 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5579         if (PageHighMem(page))
5580                 totalhigh_pages += count;
5581 #endif
5582         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5583 }
5584 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5585
5586 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5587 {
5588         void *pos;
5589         unsigned long pages = 0;
5590
5591         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5592         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5593         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5594                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5595                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5596                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5597         }
5598
5599         if (pages && s)
5600                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5601                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5602
5603         return pages;
5604 }
5605 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5606
5607 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5608 void free_highmem_page(struct page *page)
5609 {
5610         __free_reserved_page(page);
5611         totalram_pages++;
5612         page_zone(page)->managed_pages++;
5613         totalhigh_pages++;
5614 }
5615 #endif
5616
5617
5618 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5619 {
5620         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5621         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5622
5623         physpages = get_num_physpages();
5624         codesize = _etext - _stext;
5625         datasize = _edata - _sdata;
5626         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5627         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5628         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5629         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5630
5631         /*
5632          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5633          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5634          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5635          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5636          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5637          */
5638 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5639         do { \
5640                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5641                         size -= adj; \
5642         } while (0)
5643
5644         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5645                      _sinittext, init_code_size);
5646         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5647         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5648         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5649         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5650
5651 #undef  adj_init_size
5652
5653         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
5654                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5655                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
5656 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5657                ", %luK highmem"
5658 #endif
5659                "%s%s)\n",
5660                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5661                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5662                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5663                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5664                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5665 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5666                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5667 #endif
5668                str ? ", " : "", str ? str : "");
5669 }
5670
5671 /**
5672  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5673  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5674  *
5675  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5676  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5677  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5678  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5679  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5680  * smaller per-cpu batchsize.
5681  */
5682 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5683 {
5684         dma_reserve = new_dma_reserve;
5685 }
5686
5687 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5688 {
5689         free_area_init_node(0, zones_size,
5690                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5691 }
5692
5693 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5694                                  unsigned long action, void *hcpu)
5695 {
5696         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5697
5698         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5699                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5700                 drain_pages(cpu);
5701
5702                 /*
5703                  * Spill the event counters of the dead processor
5704                  * into the current processors event counters.
5705                  * This artificially elevates the count of the current
5706                  * processor.
5707                  */
5708                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5709
5710                 /*
5711                  * Zero the differential counters of the dead processor
5712                  * so that the vm statistics are consistent.
5713                  *
5714                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5715                  * race with what we are doing.
5716                  */
5717                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5718         }
5719         return NOTIFY_OK;
5720 }
5721
5722 void __init page_alloc_init(void)
5723 {
5724         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5725 }
5726
5727 /*
5728  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5729  *      or min_free_kbytes changes.
5730  */
5731 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5732 {
5733         struct pglist_data *pgdat;
5734         unsigned long reserve_pages = 0;
5735         enum zone_type i, j;
5736
5737         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5738                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5739                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5740                         long max = 0;
5741
5742                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5743                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5744                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5745                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5746                         }
5747
5748                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5749                         max += high_wmark_pages(zone);
5750
5751                         if (max > zone->managed_pages)
5752                                 max = zone->managed_pages;
5753                         reserve_pages += max;
5754                         /*
5755                          * Lowmem reserves are not available to
5756                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5757                          * kswapd tries to balance zones to their high
5758                          * watermark.  As a result, neither should be
5759                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5760                          * situation where reclaim has to clean pages
5761                          * in order to balance the zones.
5762                          */
5763                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5764                 }
5765         }
5766         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5767         totalreserve_pages = reserve_pages;
5768 }
5769
5770 /*
5771  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5772  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5773  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5774  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5775  */
5776 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5777 {
5778         struct pglist_data *pgdat;
5779         enum zone_type j, idx;
5780
5781         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5782                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5783                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5784                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5785
5786                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5787
5788                         idx = j;
5789                         while (idx) {
5790                                 struct zone *lower_zone;
5791
5792                                 idx--;
5793
5794                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5795                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5796
5797                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5798                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5799                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5800                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5801                         }
5802                 }
5803         }
5804
5805         /* update totalreserve_pages */
5806         calculate_totalreserve_pages();
5807 }
5808
5809 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5810 {
5811         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5812         unsigned long lowmem_pages = 0;
5813         struct zone *zone;
5814         unsigned long flags;
5815
5816         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5817         for_each_zone(zone) {
5818                 if (!is_highmem(zone))
5819                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5820         }
5821
5822         for_each_zone(zone) {
5823                 u64 tmp;
5824
5825                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5826                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5827                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5828                 if (is_highmem(zone)) {
5829                         /*
5830                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5831                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5832                          * value here.
5833                          *
5834                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5835                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
5836                          * not be capped for highmem.
5837                          */
5838                         unsigned long min_pages;
5839
5840                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5841                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5842                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5843                 } else {
5844                         /*
5845                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5846                          * proportionate to the zone's size.
5847                          */
5848                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5849                 }
5850
5851                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5852                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5853
5854                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5855                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5856                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5857
5858                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5859                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5860         }
5861
5862         /* update totalreserve_pages */
5863         calculate_totalreserve_pages();
5864 }
5865
5866 /**
5867  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5868  * or when memory is hot-{added|removed}
5869  *
5870  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5871  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5872  */
5873 void setup_per_zone_wmarks(void)
5874 {
5875         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5876         __setup_per_zone_wmarks();
5877         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5878 }
5879
5880 /*
5881  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5882  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5883  * to be referenced again before it is swapped out.
5884  *
5885  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5886  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5887  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5888  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5889  *
5890  * total     target    max
5891  * memory    ratio     inactive anon
5892  * -------------------------------------
5893  *   10MB       1         5MB
5894  *  100MB       1        50MB
5895  *    1GB       3       250MB
5896  *   10GB      10       0.9GB
5897  *  100GB      31         3GB
5898  *    1TB     101        10GB
5899  *   10TB     320        32GB
5900  */
5901 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5902 {
5903         unsigned int gb, ratio;
5904
5905         /* Zone size in gigabytes */
5906         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5907         if (gb)
5908                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5909         else
5910                 ratio = 1;
5911
5912         zone->inactive_ratio = ratio;
5913 }
5914
5915 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5916 {
5917         struct zone *zone;
5918
5919         for_each_zone(zone)
5920                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5921 }
5922
5923 /*
5924  * Initialise min_free_kbytes.
5925  *
5926  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5927  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5928  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5929  *
5930  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5931  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5932  *
5933  * which yields
5934  *
5935  * 16MB:        512k
5936  * 32MB:        724k
5937  * 64MB:        1024k
5938  * 128MB:       1448k
5939  * 256MB:       2048k
5940  * 512MB:       2896k
5941  * 1024MB:      4096k
5942  * 2048MB:      5792k
5943  * 4096MB:      8192k
5944  * 8192MB:      11584k
5945  * 16384MB:     16384k
5946  */
5947 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5948 {
5949         unsigned long lowmem_kbytes;
5950         int new_min_free_kbytes;
5951
5952         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5953         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5954
5955         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5956                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5957                 if (min_free_kbytes < 128)
5958                         min_free_kbytes = 128;
5959                 if (min_free_kbytes > 65536)
5960                         min_free_kbytes = 65536;
5961         } else {
5962                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5963                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5964         }
5965         setup_per_zone_wmarks();
5966         refresh_zone_stat_thresholds();
5967         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5968         setup_per_zone_inactive_ratio();
5969         return 0;
5970 }
5971 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5972
5973 /*
5974  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5975  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5976  *      changes.
5977  */
5978 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5979         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5980 {
5981         int rc;
5982
5983         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5984         if (rc)
5985                 return rc;
5986
5987         if (write) {
5988                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5989                 setup_per_zone_wmarks();
5990         }
5991         return 0;
5992 }
5993
5994 #ifdef CONFIG_NUMA
5995 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5996         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5997 {
5998         struct zone *zone;
5999         int rc;
6000
6001         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6002         if (rc)
6003                 return rc;
6004
6005         for_each_zone(zone)
6006                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6007                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6008         return 0;
6009 }
6010
6011 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6012         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6013 {
6014         struct zone *zone;
6015         int rc;
6016
6017         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6018         if (rc)
6019                 return rc;
6020
6021         for_each_zone(zone)
6022                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6023                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6024         return 0;
6025 }
6026 #endif
6027
6028 /*
6029  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6030  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6031  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6032  *
6033  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6034  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6035  * if in function of the boot time zone sizes.
6036  */
6037 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6038         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6039 {
6040         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6041         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6042         return 0;
6043 }
6044
6045 /*
6046  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6047  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6048  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6049  */
6050 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6051         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6052 {
6053         struct zone *zone;
6054         int old_percpu_pagelist_fraction;
6055         int ret;
6056
6057         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6058         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6059
6060         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6061         if (!write || ret < 0)
6062                 goto out;
6063
6064         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6065         if (percpu_pagelist_fraction &&
6066             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6067                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6068                 ret = -EINVAL;
6069                 goto out;
6070         }
6071
6072         /* No change? */
6073         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6074                 goto out;
6075
6076         for_each_populated_zone(zone) {
6077                 unsigned int cpu;
6078
6079                 for_each_possible_cpu(cpu)
6080                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6081                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6082         }
6083 out:
6084         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6085         return ret;
6086 }
6087
6088 #ifdef CONFIG_NUMA
6089 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6090
6091 static int __init set_hashdist(char *str)
6092 {
6093         if (!str)
6094                 return 0;
6095         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6096         return 1;
6097 }
6098 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6099 #endif
6100
6101 /*
6102  * allocate a large system hash table from bootmem
6103  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6104  *   quantity of entries
6105  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6106  */
6107 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6108                                      unsigned long bucketsize,
6109                                      unsigned long numentries,
6110                                      int scale,
6111                                      int flags,
6112                                      unsigned int *_hash_shift,
6113                                      unsigned int *_hash_mask,
6114                                      unsigned long low_limit,
6115                                      unsigned long high_limit)
6116 {
6117         unsigned long long max = high_limit;
6118         unsigned long log2qty, size;
6119         void *table = NULL;
6120
6121         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6122         if (!numentries) {
6123                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6124                 numentries = nr_kernel_pages;
6125
6126                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6127                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6128                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6129
6130                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6131                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6132                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6133                 else
6134                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6135
6136                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6137                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6138                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6139                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6140                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6141                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6142                                 BUG_ON(!numentries);
6143                         }
6144                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6145                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6146         }
6147         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6148
6149         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6150         if (max == 0) {
6151                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6152                 do_div(max, bucketsize);
6153         }
6154         max = min(max, 0x80000000ULL);
6155
6156         if (numentries < low_limit)
6157                 numentries = low_limit;
6158         if (numentries > max)
6159                 numentries = max;
6160
6161         log2qty = ilog2(numentries);
6162
6163         do {
6164                 size = bucketsize << log2qty;
6165                 if (flags & HASH_EARLY)
6166                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6167                 else if (hashdist)
6168                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6169                 else {
6170                         /*
6171                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6172                          * some pages at the end of hash table which
6173                          * alloc_pages_exact() automatically does
6174                          */
6175                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6176                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6177                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6178                         }
6179                 }
6180         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6181
6182         if (!table)
6183                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6184
6185         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6186                tablename,
6187                (1UL << log2qty),
6188                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6189                size);
6190
6191         if (_hash_shift)
6192                 *_hash_shift = log2qty;
6193         if (_hash_mask)
6194                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6195
6196         return table;
6197 }
6198
6199 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6200 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6201                                                         unsigned long pfn)
6202 {
6203 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6204         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6205 #else
6206         return zone->pageblock_flags;
6207 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6208 }
6209
6210 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6211 {
6212 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6213         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6214         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6215 #else
6216         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6217         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6218 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6219 }
6220
6221 /**
6222  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6223  * @page: The page within the block of interest
6224  * @pfn: The target page frame number
6225  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6226  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6227  *
6228  * Return: pageblock_bits flags
6229  */
6230 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6231                                         unsigned long end_bitidx,
6232                                         unsigned long mask)
6233 {
6234         struct zone *zone;
6235         unsigned long *bitmap;
6236         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6237         unsigned long word;
6238
6239         zone = page_zone(page);
6240         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6241         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6242         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6243         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6244
6245         word = bitmap[word_bitidx];
6246         bitidx += end_bitidx;
6247         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6248 }
6249
6250 /**
6251  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6252  * @page: The page within the block of interest
6253  * @flags: The flags to set
6254  * @pfn: The target page frame number
6255  * @end_bitidx: The last bit of interest
6256  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6257  */
6258 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6259                                         unsigned long pfn,
6260                                         unsigned long end_bitidx,
6261                                         unsigned long mask)
6262 {
6263         struct zone *zone;
6264         unsigned long *bitmap;
6265         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6266         unsigned long old_word, word;
6267
6268         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6269
6270         zone = page_zone(page);
6271         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6272         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6273         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6274         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6275
6276         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6277
6278         bitidx += end_bitidx;
6279         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6280         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6281
6282         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6283         for (;;) {
6284                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6285                 if (word == old_word)
6286                         break;
6287                 word = old_word;
6288         }
6289 }
6290
6291 /*
6292  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6293  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6294  *
6295  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6296  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6297  * expect this function should be exact.
6298  */
6299 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6300                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6301 {
6302         unsigned long pfn, iter, found;
6303         int mt;
6304
6305         /*
6306          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6307          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6308          */
6309         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6310                 return false;
6311         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6312         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6313                 return false;
6314
6315         pfn = page_to_pfn(page);
6316         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6317                 unsigned long check = pfn + iter;
6318
6319                 if (!pfn_valid_within(check))
6320                         continue;
6321
6322                 page = pfn_to_page(check);
6323
6324                 /*
6325                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6326                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6327                  * handle each tail page individually in migration.
6328                  */
6329                 if (PageHuge(page)) {
6330                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6331                         continue;
6332                 }
6333
6334                 /*
6335                  * We can't use page_count without pin a page
6336                  * because another CPU can free compound page.
6337                  * This check already skips compound tails of THP
6338                  * because their page->_count is zero at all time.
6339                  */
6340                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6341                         if (PageBuddy(page))
6342                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6343                         continue;
6344                 }
6345
6346                 /*
6347                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6348                  * page_count() is not 0.
6349                  */
6350                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6351                         continue;
6352
6353                 if (!PageLRU(page))
6354                         found++;
6355                 /*
6356                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6357                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6358                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6359                  */
6360                 /*
6361                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6362                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6363                  *
6364                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6365                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6366                  * page at boot.
6367                  */
6368                 if (found > count)
6369                         return true;
6370         }
6371         return false;
6372 }
6373
6374 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6375 {
6376         struct zone *zone;
6377         unsigned long pfn;
6378
6379         /*
6380          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6381          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6382          * the zone but still within the section.
6383          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6384          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6385          */
6386         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6387                 return false;
6388
6389         zone = page_zone(page);
6390         pfn = page_to_pfn(page);
6391         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6392                 return false;
6393
6394         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6395 }
6396
6397 #ifdef CONFIG_CMA
6398
6399 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6400 {
6401         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6402                              pageblock_nr_pages) - 1);
6403 }
6404
6405 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6406 {
6407         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6408                                 pageblock_nr_pages));
6409 }
6410
6411 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6412 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6413                                         unsigned long start, unsigned long end)
6414 {
6415         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6416         unsigned long nr_reclaimed;
6417         unsigned long pfn = start;
6418         unsigned int tries = 0;
6419         int ret = 0;
6420
6421         migrate_prep();
6422
6423         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6424                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6425                         ret = -EINTR;
6426                         break;
6427                 }
6428
6429                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6430                         cc->nr_migratepages = 0;
6431                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6432                         if (!pfn) {
6433                                 ret = -EINTR;
6434                                 break;
6435                         }
6436                         tries = 0;
6437                 } else if (++tries == 5) {
6438                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6439                         break;
6440                 }
6441
6442                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6443                                                         &cc->migratepages);
6444                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6445
6446                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6447                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6448         }
6449         if (ret < 0) {
6450                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6451                 return ret;
6452         }
6453         return 0;
6454 }
6455
6456 /**
6457  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6458  * @start:      start PFN to allocate
6459  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6460  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6461  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6462  *                      in range must have the same migratetype and it must
6463  *                      be either of the two.
6464  *
6465  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6466  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6467  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6468  * pages fall in.
6469  *
6470  * The PFN range must belong to a single zone.
6471  *
6472  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6473  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6474  * need to be freed with free_contig_range().
6475  */
6476 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6477                        unsigned migratetype)
6478 {
6479         unsigned long outer_start, outer_end;
6480         int ret = 0, order;
6481
6482         struct compact_control cc = {
6483                 .nr_migratepages = 0,
6484                 .order = -1,
6485                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6486                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6487                 .ignore_skip_hint = true,
6488         };
6489         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6490
6491         /*
6492          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6493          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6494          * have different sizes, and due to the way page allocator
6495          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6496          * that page allocator won't try to merge buddies from
6497          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6498          * other migration type.
6499          *
6500          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6501          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6502          * we are interested in).  This will put all the pages in
6503          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6504          *
6505          * When this is done, we take the pages in range from page
6506          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6507          * page allocator will never consider using them.
6508          *
6509          * This lets us mark the pageblocks back as
6510          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6511          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6512          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6513          */
6514
6515         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6516                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6517                                        false);
6518         if (ret)
6519                 return ret;
6520
6521         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6522         if (ret)
6523                 goto done;
6524
6525         /*
6526          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6527          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6528          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6529          * What we are going to do is to allocate all pages from
6530          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6531          *
6532          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6533          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6534          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6535          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6536          * once this is done free the pages we are not interested in.
6537          *
6538          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6539          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6540          */
6541
6542         lru_add_drain_all();
6543         drain_all_pages(cc.zone);
6544
6545         order = 0;
6546         outer_start = start;
6547         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6548                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6549                         ret = -EBUSY;
6550                         goto done;
6551                 }
6552                 outer_start &= ~0UL << order;
6553         }
6554
6555         /* Make sure the range is really isolated. */
6556         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6557                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6558                         __func__, outer_start, end);
6559                 ret = -EBUSY;
6560                 goto done;
6561         }
6562
6563         /* Grab isolated pages from freelists. */
6564         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6565         if (!outer_end) {
6566                 ret = -EBUSY;
6567                 goto done;
6568         }
6569
6570         /* Free head and tail (if any) */
6571         if (start != outer_start)
6572                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6573         if (end != outer_end)
6574                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6575
6576 done:
6577         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6578                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6579         return ret;
6580 }
6581
6582 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6583 {
6584         unsigned int count = 0;
6585
6586         for (; nr_pages--; pfn++) {
6587                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6588
6589                 count += page_count(page) != 1;
6590                 __free_page(page);
6591         }
6592         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6593 }
6594 #endif
6595
6596 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6597 /*
6598  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6599  * page high values need to be recalulated.
6600  */
6601 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6602 {
6603         unsigned cpu;
6604         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6605         for_each_possible_cpu(cpu)
6606                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6607                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6608         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6609 }
6610 #endif
6611
6612 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6613 {
6614         unsigned long flags;
6615         int cpu;
6616         struct per_cpu_pageset *pset;
6617
6618         /* avoid races with drain_pages()  */
6619         local_irq_save(flags);
6620         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6621                 for_each_online_cpu(cpu) {
6622                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6623                         drain_zonestat(zone, pset);
6624                 }
6625                 free_percpu(zone->pageset);
6626                 zone->pageset = &boot_pageset;
6627         }
6628         local_irq_restore(flags);
6629 }
6630
6631 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6632 /*
6633  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6634  */
6635 void
6636 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6637 {
6638         struct page *page;
6639         struct zone *zone;
6640         unsigned int order, i;
6641         unsigned long pfn;
6642         unsigned long flags;
6643         /* find the first valid pfn */
6644         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6645                 if (pfn_valid(pfn))
6646                         break;
6647         if (pfn == end_pfn)
6648                 return;
6649         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6650         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6651         pfn = start_pfn;
6652         while (pfn < end_pfn) {
6653                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6654                         pfn++;
6655                         continue;
6656                 }
6657                 page = pfn_to_page(pfn);
6658                 /*
6659                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6660                  * page_count() is not 0.
6661                  */
6662                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6663                         pfn++;
6664                         SetPageReserved(page);
6665                         continue;
6666                 }
6667
6668                 BUG_ON(page_count(page));
6669                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6670                 order = page_order(page);
6671 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6672                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6673                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6674 #endif
6675                 list_del(&page->lru);
6676                 rmv_page_order(page);
6677                 zone->free_area[order].nr_free--;
6678                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6679                         SetPageReserved((page+i));
6680                 pfn += (1 << order);
6681         }
6682         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6683 }
6684 #endif
6685
6686 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6687 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6688 {
6689         struct zone *zone = page_zone(page);
6690         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6691         unsigned long flags;
6692         unsigned int order;
6693
6694         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6695         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6696                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6697
6698                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6699                         break;
6700         }
6701         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6702
6703         return order < MAX_ORDER;
6704 }
6705 #endif