OSDN Git Service

SSSE3 emulation for invalid opcode
[android-x86/kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/prefetch.h>
57 #include <linux/mm_inline.h>
58 #include <linux/migrate.h>
59 #include <linux/page-debug-flags.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/sections.h>
64 #include <asm/tlbflush.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include "internal.h"
67
68 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
69 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
70 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
71
72 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
73 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
74 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
75 #endif
76
77 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
78 /*
79  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
80  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
81  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
82  * defined in <linux/topology.h>.
83  */
84 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
85 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
86 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 /*
208  * Try to keep at least this much lowmem free.  Do not allow normal
209  * allocations below this point, only high priority ones. Automatically
210  * tuned according to the amount of memory in the system.
211  */
212 int min_free_kbytes = 1024;
213 int user_min_free_kbytes = -1;
214
215 /*
216  * Extra memory for the system to try freeing. Used to temporarily
217  * free memory, to make space for new workloads. Anyone can allocate
218  * down to the min watermarks controlled by min_free_kbytes above.
219  */
220 int extra_free_kbytes = 0;
221
222 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
223 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
224 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
225
226 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
227 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
228 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
229 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
230 static unsigned long __initdata required_movablecore;
231 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
232
233 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
234 int movable_zone;
235 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
236 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
237
238 #if MAX_NUMNODES > 1
239 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
240 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
241 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
242 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
243 #endif
244
245 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
246
247 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
248 {
249         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
250                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
251                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
252
253         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
254                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
255 }
256
257 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
258
259 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
260 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         int ret = 0;
263         unsigned seq;
264         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
265         unsigned long sp, start_pfn;
266
267         do {
268                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
269                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
270                 sp = zone->spanned_pages;
271                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
272                         ret = 1;
273         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
274
275         if (ret)
276                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
277                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
278                         start_pfn, start_pfn + sp);
279
280         return ret;
281 }
282
283 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
284 {
285         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
286                 return 0;
287         if (zone != page_zone(page))
288                 return 0;
289
290         return 1;
291 }
292 /*
293  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
294  */
295 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
296 {
297         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
298                 return 1;
299         if (!page_is_consistent(zone, page))
300                 return 1;
301
302         return 0;
303 }
304 #else
305 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
306 {
307         return 0;
308 }
309 #endif
310
311 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
312                 unsigned long bad_flags)
313 {
314         static unsigned long resume;
315         static unsigned long nr_shown;
316         static unsigned long nr_unshown;
317
318         /* Don't complain about poisoned pages */
319         if (PageHWPoison(page)) {
320                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
321                 return;
322         }
323
324         /*
325          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
326          * or allow a steady drip of one report per second.
327          */
328         if (nr_shown == 60) {
329                 if (time_before(jiffies, resume)) {
330                         nr_unshown++;
331                         goto out;
332                 }
333                 if (nr_unshown) {
334                         printk(KERN_ALERT
335                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
336                                 nr_unshown);
337                         nr_unshown = 0;
338                 }
339                 nr_shown = 0;
340         }
341         if (nr_shown++ == 0)
342                 resume = jiffies + 60 * HZ;
343
344         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
345                 current->comm, page_to_pfn(page));
346         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
347
348         print_modules();
349         dump_stack();
350 out:
351         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
352         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
353         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
354 }
355
356 /*
357  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
358  *
359  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
360  *
361  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
362  *
363  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
364  * pointing at the head page.
365  *
366  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
367  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
368  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
369  */
370
371 static void free_compound_page(struct page *page)
372 {
373         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
374 }
375
376 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
377 {
378         int i;
379         int nr_pages = 1 << order;
380
381         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
382         set_compound_order(page, order);
383         __SetPageHead(page);
384         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
385                 struct page *p = page + i;
386                 set_page_count(p, 0);
387                 p->first_page = page;
388                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
389                 smp_wmb();
390                 __SetPageTail(p);
391         }
392 }
393
394 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
395 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
396 {
397         int i;
398         int nr_pages = 1 << order;
399         int bad = 0;
400
401         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
402                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
403                 bad++;
404         }
405
406         __ClearPageHead(page);
407
408         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
409                 struct page *p = page + i;
410
411                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
412                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
413                         bad++;
414                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
415                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
416                         bad++;
417                 }
418                 __ClearPageTail(p);
419         }
420
421         return bad;
422 }
423
424 static inline void prep_zero_page(struct page *page, unsigned int order,
425                                                         gfp_t gfp_flags)
426 {
427         int i;
428
429         /*
430          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
431          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
432          */
433         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
434         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
435                 clear_highpage(page + i);
436 }
437
438 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
439 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
440
441 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
442 {
443         unsigned long res;
444
445         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
446                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
447                 return 0;
448         }
449         _debug_guardpage_minorder = res;
450         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
451         return 0;
452 }
453 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
454
455 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
456 {
457         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
458 }
459
460 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
461 {
462         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
463 }
464 #else
465 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
466 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
467 #endif
468
469 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
470 {
471         set_page_private(page, order);
472         __SetPageBuddy(page);
473 }
474
475 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
476 {
477         __ClearPageBuddy(page);
478         set_page_private(page, 0);
479 }
480
481 /*
482  * This function checks whether a page is free && is the buddy
483  * we can do coalesce a page and its buddy if
484  * (a) the buddy is not in a hole &&
485  * (b) the buddy is in the buddy system &&
486  * (c) a page and its buddy have the same order &&
487  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
488  *
489  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
490  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
491  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
492  * serialized by zone->lock.
493  *
494  * For recording page's order, we use page_private(page).
495  */
496 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
497                                                         unsigned int order)
498 {
499         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
500                 return 0;
501
502         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
503                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
504
505                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                         return 0;
507
508                 return 1;
509         }
510
511         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
512                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
513
514                 /*
515                  * zone check is done late to avoid uselessly
516                  * calculating zone/node ids for pages that could
517                  * never merge.
518                  */
519                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
520                         return 0;
521
522                 return 1;
523         }
524         return 0;
525 }
526
527 /*
528  * Freeing function for a buddy system allocator.
529  *
530  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
531  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
532  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
533  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
534  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
535  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
536  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
537  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
538  * parts of the VM system.
539  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
540  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
541  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
542  * field.
543  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
544  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
545  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
546  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
547  * triggers coalescing into a block of larger size.
548  *
549  * -- nyc
550  */
551
552 static inline void __free_one_page(struct page *page,
553                 unsigned long pfn,
554                 struct zone *zone, unsigned int order,
555                 int migratetype)
556 {
557         unsigned long page_idx;
558         unsigned long combined_idx;
559         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
560         struct page *buddy;
561         int max_order = MAX_ORDER;
562
563         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
564
565         if (unlikely(PageCompound(page)))
566                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
567                         return;
568
569         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
570         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
571                 /*
572                  * We restrict max order of merging to prevent merge
573                  * between freepages on isolate pageblock and normal
574                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
575                  * could cause incorrect freepage accounting.
576                  */
577                 max_order = min(MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
578         } else {
579                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
580         }
581
582         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
583
584         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
585         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
586
587         while (order < max_order - 1) {
588                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
589                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
590                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
591                         break;
592                 /*
593                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
594                  * merge with it and move up one order.
595                  */
596                 if (page_is_guard(buddy)) {
597                         clear_page_guard_flag(buddy);
598                         set_page_private(buddy, 0);
599                         if (!is_migrate_isolate(migratetype)) {
600                                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
601                                                           migratetype);
602                         }
603                 } else {
604                         list_del(&buddy->lru);
605                         zone->free_area[order].nr_free--;
606                         rmv_page_order(buddy);
607                 }
608                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
609                 page = page + (combined_idx - page_idx);
610                 page_idx = combined_idx;
611                 order++;
612         }
613         set_page_order(page, order);
614
615         /*
616          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
617          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
618          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
619          * that is happening, add the free page to the tail of the list
620          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
621          * as a higher order page
622          */
623         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
624                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
625                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
626                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
627                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
628                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
629                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
630                         list_add_tail(&page->lru,
631                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
632                         goto out;
633                 }
634         }
635
636         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
637 out:
638         zone->free_area[order].nr_free++;
639 }
640
641 static inline int free_pages_check(struct page *page)
642 {
643         const char *bad_reason = NULL;
644         unsigned long bad_flags = 0;
645
646         if (unlikely(page_mapcount(page)))
647                 bad_reason = "nonzero mapcount";
648         if (unlikely(page->mapping != NULL))
649                 bad_reason = "non-NULL mapping";
650         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
651                 bad_reason = "nonzero _count";
652         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
653                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
654                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
655         }
656         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
657                 bad_reason = "cgroup check failed";
658         if (unlikely(bad_reason)) {
659                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
660                 return 1;
661         }
662         page_cpupid_reset_last(page);
663         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
664                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
665         return 0;
666 }
667
668 /*
669  * Frees a number of pages from the PCP lists
670  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
671  * count is the number of pages to free.
672  *
673  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
674  * see if this freeing clears that state.
675  *
676  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
677  * pinned" detection logic.
678  */
679 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
680                                         struct per_cpu_pages *pcp)
681 {
682         int migratetype = 0;
683         int batch_free = 0;
684         int to_free = count;
685         unsigned long nr_scanned;
686
687         spin_lock(&zone->lock);
688         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
689         if (nr_scanned)
690                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
691
692         while (to_free) {
693                 struct page *page;
694                 struct list_head *list;
695
696                 /*
697                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
698                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
699                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
700                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
701                  * lists
702                  */
703                 do {
704                         batch_free++;
705                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
706                                 migratetype = 0;
707                         list = &pcp->lists[migratetype];
708                 } while (list_empty(list));
709
710                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
711                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
712                         batch_free = to_free;
713
714                 do {
715                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
716
717                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
718                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
719                         list_del(&page->lru);
720                         mt = get_freepage_migratetype(page);
721                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
722                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
723
724                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
725                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
726                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
727                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
728         }
729         spin_unlock(&zone->lock);
730 }
731
732 static void free_one_page(struct zone *zone,
733                                 struct page *page, unsigned long pfn,
734                                 unsigned int order,
735                                 int migratetype)
736 {
737         unsigned long nr_scanned;
738         spin_lock(&zone->lock);
739         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
740         if (nr_scanned)
741                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
742
743         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
744                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
745                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
746         }
747         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
748         spin_unlock(&zone->lock);
749 }
750
751 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
752 {
753         int i;
754         int bad = 0;
755
756         trace_mm_page_free(page, order);
757         kmemcheck_free_shadow(page, order);
758
759         if (PageAnon(page))
760                 page->mapping = NULL;
761         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
762                 bad += free_pages_check(page + i);
763         if (bad)
764                 return false;
765
766         if (!PageHighMem(page)) {
767                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
768                                            PAGE_SIZE << order);
769                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
770                                            PAGE_SIZE << order);
771         }
772         arch_free_page(page, order);
773         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
774
775         return true;
776 }
777
778 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
779 {
780         unsigned long flags;
781         int migratetype;
782         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
783
784         if (!free_pages_prepare(page, order))
785                 return;
786
787         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
788         local_irq_save(flags);
789         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
790         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
791         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
792         local_irq_restore(flags);
793 }
794
795 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
796 {
797         unsigned int nr_pages = 1 << order;
798         struct page *p = page;
799         unsigned int loop;
800
801         prefetchw(p);
802         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
803                 prefetchw(p + 1);
804                 __ClearPageReserved(p);
805                 set_page_count(p, 0);
806         }
807         __ClearPageReserved(p);
808         set_page_count(p, 0);
809
810         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
811         set_page_refcounted(page);
812         __free_pages(page, order);
813 }
814
815 #ifdef CONFIG_CMA
816 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
817 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
818 {
819         unsigned i = pageblock_nr_pages;
820         struct page *p = page;
821
822         do {
823                 __ClearPageReserved(p);
824                 set_page_count(p, 0);
825         } while (++p, --i);
826
827         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
828
829         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
830                 i = pageblock_nr_pages;
831                 p = page;
832                 do {
833                         set_page_refcounted(p);
834                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
835                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
836                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
837         } else {
838                 set_page_refcounted(page);
839                 __free_pages(page, pageblock_order);
840         }
841
842         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
843 }
844 #endif
845
846 /*
847  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
848  * Please do not alter this order without good reasons and regression
849  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
850  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
851  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
852  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
853  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
854  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
855  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
856  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
857  *
858  * -- nyc
859  */
860 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
861         int low, int high, struct free_area *area,
862         int migratetype)
863 {
864         unsigned long size = 1 << high;
865
866         while (high > low) {
867                 area--;
868                 high--;
869                 size >>= 1;
870                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
871
872 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
873                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
874                         /*
875                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
876                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
877                          * Corresponding page table entries will not be touched,
878                          * pages will stay not present in virtual address space
879                          */
880                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
881                         set_page_guard_flag(&page[size]);
882                         set_page_private(&page[size], high);
883                         /* Guard pages are not available for any usage */
884                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
885                                                   migratetype);
886                         continue;
887                 }
888 #endif
889                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
890                 area->nr_free++;
891                 set_page_order(&page[size], high);
892         }
893 }
894
895 /*
896  * This page is about to be returned from the page allocator
897  */
898 static inline int check_new_page(struct page *page)
899 {
900         const char *bad_reason = NULL;
901         unsigned long bad_flags = 0;
902
903         if (unlikely(page_mapcount(page)))
904                 bad_reason = "nonzero mapcount";
905         if (unlikely(page->mapping != NULL))
906                 bad_reason = "non-NULL mapping";
907         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
908                 bad_reason = "nonzero _count";
909         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
910                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
911                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
912         }
913         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
914                 bad_reason = "cgroup check failed";
915         if (unlikely(bad_reason)) {
916                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
917                 return 1;
918         }
919         return 0;
920 }
921
922 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags)
923 {
924         int i;
925
926         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
927                 struct page *p = page + i;
928                 if (unlikely(check_new_page(p)))
929                         return 1;
930         }
931
932         set_page_private(page, 0);
933         set_page_refcounted(page);
934
935         arch_alloc_page(page, order);
936         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
937
938         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
939                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
940
941         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
942                 prep_compound_page(page, order);
943
944         return 0;
945 }
946
947 /*
948  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
949  * the smallest available page from the freelists
950  */
951 static inline
952 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
953                                                 int migratetype)
954 {
955         unsigned int current_order;
956         struct free_area *area;
957         struct page *page;
958
959         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
960         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
961                 area = &(zone->free_area[current_order]);
962                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
963                         continue;
964
965                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
966                                                         struct page, lru);
967                 list_del(&page->lru);
968                 rmv_page_order(page);
969                 area->nr_free--;
970                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
971                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
972                 return page;
973         }
974
975         return NULL;
976 }
977
978
979 /*
980  * This array describes the order lists are fallen back to when
981  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
982  */
983 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
984         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
985         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
986 #ifdef CONFIG_CMA
987         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
988         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
989 #else
990         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
991 #endif
992         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
993 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
994         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
995 #endif
996 };
997
998 /*
999  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1000  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1001  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1002  */
1003 int move_freepages(struct zone *zone,
1004                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1005                           int migratetype)
1006 {
1007         struct page *page;
1008         unsigned long order;
1009         int pages_moved = 0;
1010
1011 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1012         /*
1013          * page_zone is not safe to call in this context when
1014          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1015          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1016          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1017          * grouping pages by mobility
1018          */
1019         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1020 #endif
1021
1022         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1023                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1024                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1025
1026                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1027                         page++;
1028                         continue;
1029                 }
1030
1031                 if (!PageBuddy(page)) {
1032                         page++;
1033                         continue;
1034                 }
1035
1036                 order = page_order(page);
1037                 list_move(&page->lru,
1038                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1039                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1040                 page += 1 << order;
1041                 pages_moved += 1 << order;
1042         }
1043
1044         return pages_moved;
1045 }
1046
1047 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1048                                 int migratetype)
1049 {
1050         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1051         struct page *start_page, *end_page;
1052
1053         start_pfn = page_to_pfn(page);
1054         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1055         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1056         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1057         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1058
1059         /* Do not cross zone boundaries */
1060         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1061                 start_page = page;
1062         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1063                 return 0;
1064
1065         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1066 }
1067
1068 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1069                                         int start_order, int migratetype)
1070 {
1071         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1072
1073         while (nr_pageblocks--) {
1074                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1075                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1076         }
1077 }
1078
1079 /*
1080  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1081  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1082  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1083  *
1084  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1085  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1086  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1087  *
1088  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1089  * if it was unchanged).
1090  */
1091 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1092                                   int start_type, int fallback_type)
1093 {
1094         int current_order = page_order(page);
1095
1096         /*
1097          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1098          * buddy pages to CMA itself. We also ensure the freepage_migratetype
1099          * is set to CMA so it is returned to the correct freelist in case
1100          * the page ends up being not actually allocated from the pcp lists.
1101          */
1102         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1103                 return fallback_type;
1104
1105         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1106         if (current_order >= pageblock_order) {
1107                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1108                 return start_type;
1109         }
1110
1111         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1112             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1113             page_group_by_mobility_disabled) {
1114                 int pages;
1115
1116                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1117
1118                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1119                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1120                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1121
1122                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1123                         return start_type;
1124                 }
1125
1126         }
1127
1128         return fallback_type;
1129 }
1130
1131 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1132 static inline struct page *
1133 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1134 {
1135         struct free_area *area;
1136         unsigned int current_order;
1137         struct page *page;
1138         int migratetype, new_type, i;
1139
1140         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1141         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1142                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1143                                 --current_order) {
1144                 for (i = 0;; i++) {
1145                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1146
1147                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1148                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1149                                 break;
1150
1151                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1152                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1153                                 continue;
1154
1155                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1156                                         struct page, lru);
1157                         area->nr_free--;
1158
1159                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1160                                                           start_migratetype,
1161                                                           migratetype);
1162
1163                         /* Remove the page from the freelists */
1164                         list_del(&page->lru);
1165                         rmv_page_order(page);
1166
1167                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1168                                new_type);
1169                         /* The freepage_migratetype may differ from pageblock's
1170                          * migratetype depending on the decisions in
1171                          * try_to_steal_freepages. This is OK as long as it does
1172                          * not differ for MIGRATE_CMA type.
1173                          */
1174                         set_freepage_migratetype(page, new_type);
1175
1176                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1177                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1178
1179                         return page;
1180                 }
1181         }
1182
1183         return NULL;
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1188  * Call me with the zone->lock already held.
1189  */
1190 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1191                                                 int migratetype)
1192 {
1193         struct page *page;
1194
1195 retry_reserve:
1196         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1197
1198         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1199                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1200
1201                 /*
1202                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1203                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1204                  * and we want just one call site
1205                  */
1206                 if (!page) {
1207                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1208                         goto retry_reserve;
1209                 }
1210         }
1211
1212         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1213         return page;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1218  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1219  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1220  */
1221 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1222                         unsigned long count, struct list_head *list,
1223                         int migratetype, bool cold)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         spin_lock(&zone->lock);
1228         for (i = 0; i < count; ++i) {
1229                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1230                 if (unlikely(page == NULL))
1231                         break;
1232
1233                 /*
1234                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1235                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1236                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1237                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1238                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1239                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1240                  * properly.
1241                  */
1242                 if (likely(!cold))
1243                         list_add(&page->lru, list);
1244                 else
1245                         list_add_tail(&page->lru, list);
1246                 list = &page->lru;
1247                 if (is_migrate_cma(get_freepage_migratetype(page)))
1248                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1249                                               -(1 << order));
1250         }
1251         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1252         spin_unlock(&zone->lock);
1253         return i;
1254 }
1255
1256 #ifdef CONFIG_NUMA
1257 /*
1258  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1259  * currently executing processor on remote nodes after they have
1260  * expired.
1261  *
1262  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1263  * a single processor.
1264  */
1265 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1266 {
1267         unsigned long flags;
1268         int to_drain, batch;
1269
1270         local_irq_save(flags);
1271         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1272         to_drain = min(pcp->count, batch);
1273         if (to_drain > 0) {
1274                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1275                 pcp->count -= to_drain;
1276         }
1277         local_irq_restore(flags);
1278 }
1279 #endif
1280
1281 /*
1282  * Drain pages of the indicated processor.
1283  *
1284  * The processor must either be the current processor and the
1285  * thread pinned to the current processor or a processor that
1286  * is not online.
1287  */
1288 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1289 {
1290         unsigned long flags;
1291         struct zone *zone;
1292
1293         for_each_populated_zone(zone) {
1294                 struct per_cpu_pageset *pset;
1295                 struct per_cpu_pages *pcp;
1296
1297                 local_irq_save(flags);
1298                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1299
1300                 pcp = &pset->pcp;
1301                 if (pcp->count) {
1302                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1303                         pcp->count = 0;
1304                 }
1305                 local_irq_restore(flags);
1306         }
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1311  */
1312 void drain_local_pages(void *arg)
1313 {
1314         drain_pages(smp_processor_id());
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1319  *
1320  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1321  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1322  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1323  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1324  * before the call to on_each_cpu_mask().
1325  */
1326 void drain_all_pages(void)
1327 {
1328         int cpu;
1329         struct per_cpu_pageset *pcp;
1330         struct zone *zone;
1331
1332         /*
1333          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1334          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1335          */
1336         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1337
1338         /*
1339          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1340          * as offline notification will cause the notified
1341          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1342          * disables preemption as part of its processing
1343          */
1344         for_each_online_cpu(cpu) {
1345                 bool has_pcps = false;
1346                 for_each_populated_zone(zone) {
1347                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1348                         if (pcp->pcp.count) {
1349                                 has_pcps = true;
1350                                 break;
1351                         }
1352                 }
1353                 if (has_pcps)
1354                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1355                 else
1356                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1357         }
1358         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1359 }
1360
1361 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1362
1363 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1364 {
1365         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1366         unsigned long flags;
1367         unsigned int order, t;
1368         struct list_head *curr;
1369
1370         if (zone_is_empty(zone))
1371                 return;
1372
1373         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1374
1375         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1376         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1377                 if (pfn_valid(pfn)) {
1378                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1379
1380                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1381                                 swsusp_unset_page_free(page);
1382                 }
1383
1384         for_each_migratetype_order(order, t) {
1385                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1386                         unsigned long i;
1387
1388                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1389                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1390                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1391                 }
1392         }
1393         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1394 }
1395 #endif /* CONFIG_PM */
1396
1397 /*
1398  * Free a 0-order page
1399  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
1400  */
1401 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
1402 {
1403         struct zone *zone = page_zone(page);
1404         struct per_cpu_pages *pcp;
1405         unsigned long flags;
1406         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1407         int migratetype;
1408
1409         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1410                 return;
1411
1412         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1413         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1414         local_irq_save(flags);
1415         __count_vm_event(PGFREE);
1416
1417         /*
1418          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1419          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1420          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1421          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1422          * excessively into the page allocator
1423          */
1424         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1425                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1426                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
1427                         goto out;
1428                 }
1429                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1430         }
1431
1432         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1433         if (!cold)
1434                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1435         else
1436                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1437         pcp->count++;
1438         if (pcp->count >= pcp->high) {
1439                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1440                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1441                 pcp->count -= batch;
1442         }
1443
1444 out:
1445         local_irq_restore(flags);
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Free a list of 0-order pages
1450  */
1451 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
1452 {
1453         struct page *page, *next;
1454
1455         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1456                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1457                 free_hot_cold_page(page, cold);
1458         }
1459 }
1460
1461 /*
1462  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1463  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1464  * Each sub-page must be freed individually.
1465  *
1466  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1467  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1468  */
1469 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1470 {
1471         int i;
1472
1473         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1474         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1475
1476 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1477         /*
1478          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1479          * otherwise free the whole shadow.
1480          */
1481         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1482                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1483 #endif
1484
1485         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1486                 set_page_refcounted(page + i);
1487 }
1488 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1489
1490 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1491 {
1492         unsigned long watermark;
1493         struct zone *zone;
1494         int mt;
1495
1496         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1497
1498         zone = page_zone(page);
1499         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1500
1501         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1502                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1503                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1504                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1505                         return 0;
1506
1507                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1508         }
1509
1510         /* Remove page from free list */
1511         list_del(&page->lru);
1512         zone->free_area[order].nr_free--;
1513         rmv_page_order(page);
1514
1515         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1516         if (order >= pageblock_order - 1) {
1517                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1518                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1519                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1520                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1521                                 set_pageblock_migratetype(page,
1522                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1523                 }
1524         }
1525
1526         return 1UL << order;
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1531  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1532  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1533  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1534  * are enabled.
1535  *
1536  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1537  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1538  */
1539 int split_free_page(struct page *page)
1540 {
1541         unsigned int order;
1542         int nr_pages;
1543
1544         order = page_order(page);
1545
1546         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1547         if (!nr_pages)
1548                 return 0;
1549
1550         /* Split into individual pages */
1551         set_page_refcounted(page);
1552         split_page(page, order);
1553         return nr_pages;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1558  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1559  * or two.
1560  */
1561 static inline
1562 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1563                         struct zone *zone, unsigned int order,
1564                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
1565 {
1566         unsigned long flags;
1567         struct page *page;
1568         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
1569
1570 again:
1571         if (likely(order == 0)) {
1572                 struct per_cpu_pages *pcp;
1573                 struct list_head *list;
1574
1575                 local_irq_save(flags);
1576                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1577                 list = &pcp->lists[migratetype];
1578                 if (list_empty(list)) {
1579                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1580                                         pcp->batch, list,
1581                                         migratetype, cold);
1582                         if (unlikely(list_empty(list)))
1583                                 goto failed;
1584                 }
1585
1586                 if (cold)
1587                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1588                 else
1589                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1590
1591                 list_del(&page->lru);
1592                 pcp->count--;
1593         } else {
1594                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1595                         /*
1596                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1597                          *
1598                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1599                          * properly detect and handle allocation failures.
1600                          *
1601                          * We most definitely don't want callers attempting to
1602                          * allocate greater than order-1 page units with
1603                          * __GFP_NOFAIL.
1604                          */
1605                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1606                 }
1607                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1608                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1609                 spin_unlock(&zone->lock);
1610                 if (!page)
1611                         goto failed;
1612                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1613                                           get_freepage_migratetype(page));
1614         }
1615
1616         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1617         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
1618             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
1619                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1620
1621         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1622         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1623         local_irq_restore(flags);
1624
1625         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1626         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1627                 goto again;
1628         return page;
1629
1630 failed:
1631         local_irq_restore(flags);
1632         return NULL;
1633 }
1634
1635 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1636
1637 static struct {
1638         struct fault_attr attr;
1639
1640         u32 ignore_gfp_highmem;
1641         u32 ignore_gfp_wait;
1642         u32 min_order;
1643 } fail_page_alloc = {
1644         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1645         .ignore_gfp_wait = 1,
1646         .ignore_gfp_highmem = 1,
1647         .min_order = 1,
1648 };
1649
1650 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1651 {
1652         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1653 }
1654 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1655
1656 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1657 {
1658         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1659                 return false;
1660         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1661                 return false;
1662         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1663                 return false;
1664         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1665                 return false;
1666
1667         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1668 }
1669
1670 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1671
1672 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1673 {
1674         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1675         struct dentry *dir;
1676
1677         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1678                                         &fail_page_alloc.attr);
1679         if (IS_ERR(dir))
1680                 return PTR_ERR(dir);
1681
1682         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1683                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1684                 goto fail;
1685         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1686                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1687                 goto fail;
1688         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1689                                 &fail_page_alloc.min_order))
1690                 goto fail;
1691
1692         return 0;
1693 fail:
1694         debugfs_remove_recursive(dir);
1695
1696         return -ENOMEM;
1697 }
1698
1699 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1700
1701 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1702
1703 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1704
1705 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1706 {
1707         return false;
1708 }
1709
1710 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1711
1712 /*
1713  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1714  * of the allocation.
1715  */
1716 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
1717                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
1718                         long free_pages)
1719 {
1720         /* free_pages my go negative - that's OK */
1721         long min = mark;
1722         int o;
1723         long free_cma = 0;
1724
1725         free_pages -= (1 << order) - 1;
1726         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1727                 min -= min / 2;
1728         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1729                 min -= min / 4;
1730 #ifdef CONFIG_CMA
1731         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1732         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1733                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1734 #endif
1735
1736         if (free_pages - free_cma <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
1737                 return false;
1738         for (o = 0; o < order; o++) {
1739                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1740                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1741
1742                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1743                 min >>= 1;
1744
1745                 if (free_pages <= min)
1746                         return false;
1747         }
1748         return true;
1749 }
1750
1751 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
1752                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1753 {
1754         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1755                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1756 }
1757
1758 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
1759                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags)
1760 {
1761         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1762
1763         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1764                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1765
1766         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1767                                                                 free_pages);
1768 }
1769
1770 #ifdef CONFIG_NUMA
1771 /*
1772  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1773  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1774  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1775  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1776  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1777  *
1778  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1779  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1780  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1781  *
1782  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1783  * nothing and returns NULL.
1784  *
1785  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1786  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1787  *
1788  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1789  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1790  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1791  * quickly as we can.
1792  */
1793 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1794 {
1795         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1796         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1797
1798         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1799         if (!zlc)
1800                 return NULL;
1801
1802         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1803                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1804                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1805         }
1806
1807         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1808                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1809                                         &node_states[N_MEMORY];
1810         return allowednodes;
1811 }
1812
1813 /*
1814  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1815  * if it is worth looking at further for free memory:
1816  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1817  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1818  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1819  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1820  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1821  * else return false (zero) if it is not.
1822  *
1823  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1824  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1825  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1826  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1827  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1828  * into the second scan of the zonelist.
1829  *
1830  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1831  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1832  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1833  * unturned looking for a free page.
1834  */
1835 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1836                                                 nodemask_t *allowednodes)
1837 {
1838         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1839         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1840         int n;                          /* node that zone *z is on */
1841
1842         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1843         if (!zlc)
1844                 return 1;
1845
1846         i = z - zonelist->_zonerefs;
1847         n = zlc->z_to_n[i];
1848
1849         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1850         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1851 }
1852
1853 /*
1854  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1855  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1856  * from that zone don't waste time re-examining it.
1857  */
1858 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1859 {
1860         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1861         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1862
1863         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1864         if (!zlc)
1865                 return;
1866
1867         i = z - zonelist->_zonerefs;
1868
1869         set_bit(i, zlc->fullzones);
1870 }
1871
1872 /*
1873  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1874  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1875  */
1876 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1877 {
1878         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1879
1880         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1881         if (!zlc)
1882                 return;
1883
1884         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1885 }
1886
1887 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1888 {
1889         return local_zone->node == zone->node;
1890 }
1891
1892 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1893 {
1894         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
1895                                 RECLAIM_DISTANCE;
1896 }
1897
1898 #else   /* CONFIG_NUMA */
1899
1900 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1901 {
1902         return NULL;
1903 }
1904
1905 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1906                                 nodemask_t *allowednodes)
1907 {
1908         return 1;
1909 }
1910
1911 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1912 {
1913 }
1914
1915 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1916 {
1917 }
1918
1919 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1920 {
1921         return true;
1922 }
1923
1924 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1925 {
1926         return true;
1927 }
1928
1929 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1930
1931 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
1932 {
1933         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
1934
1935         do {
1936                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
1937                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
1938                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
1939                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
1940         } while (zone++ != preferred_zone);
1941 }
1942
1943 /*
1944  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1945  * a page.
1946  */
1947 static struct page *
1948 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1949                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1950                 struct zone *preferred_zone, int classzone_idx, int migratetype)
1951 {
1952         struct zoneref *z;
1953         struct page *page = NULL;
1954         struct zone *zone;
1955         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1956         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1957         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1958         bool consider_zone_dirty = (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1959                                 (gfp_mask & __GFP_WRITE);
1960         int nr_fair_skipped = 0;
1961         bool zonelist_rescan;
1962
1963 zonelist_scan:
1964         zonelist_rescan = false;
1965
1966         /*
1967          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1968          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1969          */
1970         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1971                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1972                 unsigned long mark;
1973
1974                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1975                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1976                                 continue;
1977                 if (cpusets_enabled() &&
1978                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1979                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1980                                 continue;
1981                 /*
1982                  * Distribute pages in proportion to the individual
1983                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1984                  * page was allocated in should have no effect on the
1985                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1986                  */
1987                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
1988                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1989                                 break;
1990                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
1991                                 nr_fair_skipped++;
1992                                 continue;
1993                         }
1994                 }
1995                 /*
1996                  * When allocating a page cache page for writing, we
1997                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1998                  * limit, such that no single zone holds more than its
1999                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2000                  * The dirty limits take into account the zone's
2001                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2002                  * should be able to balance it without having to
2003                  * write pages from its LRU list.
2004                  *
2005                  * This may look like it could increase pressure on
2006                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2007                  * before they are full.  But the pages that do spill
2008                  * over are limited as the lower zones are protected
2009                  * by this very same mechanism.  It should not become
2010                  * a practical burden to them.
2011                  *
2012                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2013                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2014                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
2015                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2016                  * zones are together not big enough to reach the
2017                  * global limit.  The proper fix for these situations
2018                  * will require awareness of zones in the
2019                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2020                  */
2021                 if (consider_zone_dirty && !zone_dirty_ok(zone))
2022                         continue;
2023
2024                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2025                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2026                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
2027                         int ret;
2028
2029                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2030                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2031                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2032                                 goto try_this_zone;
2033
2034                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2035                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
2036                                 /*
2037                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
2038                                  * and before considering the first zone allowed
2039                                  * by the cpuset.
2040                                  */
2041                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
2042                                 zlc_active = 1;
2043                                 did_zlc_setup = 1;
2044                         }
2045
2046                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2047                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2048                                 goto this_zone_full;
2049
2050                         /*
2051                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2052                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2053                          */
2054                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2055                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2056                                 continue;
2057
2058                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2059                         switch (ret) {
2060                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2061                                 /* did not scan */
2062                                 continue;
2063                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2064                                 /* scanned but unreclaimable */
2065                                 continue;
2066                         default:
2067                                 /* did we reclaim enough */
2068                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2069                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2070                                         goto try_this_zone;
2071
2072                                 /*
2073                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2074                                  * Only mark the zone full if checking the min
2075                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2076                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2077                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2078                                  * when the watermark is between the low and
2079                                  * min watermarks.
2080                                  */
2081                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2082                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2083                                         goto this_zone_full;
2084
2085                                 continue;
2086                         }
2087                 }
2088
2089 try_this_zone:
2090                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2091                                                 gfp_mask, migratetype);
2092                 if (page)
2093                         break;
2094 this_zone_full:
2095                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)
2096                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2097         }
2098
2099         if (page) {
2100                 /*
2101                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2102                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2103                  * that the caller is taking steps that will free more
2104                  * memory. The caller should avoid the page being used
2105                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2106                  */
2107                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2108                 return page;
2109         }
2110
2111         /*
2112          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2113          * local node.  However, the local node might have free pages left
2114          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2115          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2116          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2117          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2118          */
2119         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2120                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2121                 if (nr_fair_skipped) {
2122                         zonelist_rescan = true;
2123                         reset_alloc_batches(preferred_zone);
2124                 }
2125                 if (nr_online_nodes > 1)
2126                         zonelist_rescan = true;
2127         }
2128
2129         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active)) {
2130                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2131                 zlc_active = 0;
2132                 zonelist_rescan = true;
2133         }
2134
2135         if (zonelist_rescan)
2136                 goto zonelist_scan;
2137
2138         return NULL;
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2143  * meminfo in irq context.
2144  */
2145 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2146 {
2147         bool ret = false;
2148
2149 #if NODES_SHIFT > 8
2150         ret = in_interrupt();
2151 #endif
2152         return ret;
2153 }
2154
2155 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2156                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2157                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2158
2159 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2160 {
2161         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2162
2163         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2164             debug_guardpage_minorder() > 0)
2165                 return;
2166
2167         /*
2168          * This documents exceptions given to allocations in certain
2169          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2170          * of allowed nodes.
2171          */
2172         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2173                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2174                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2175                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2176         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2177                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2178
2179         if (fmt) {
2180                 struct va_format vaf;
2181                 va_list args;
2182
2183                 va_start(args, fmt);
2184
2185                 vaf.fmt = fmt;
2186                 vaf.va = &args;
2187
2188                 pr_warn("%pV", &vaf);
2189
2190                 va_end(args);
2191         }
2192
2193         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2194                 current->comm, order, gfp_mask);
2195
2196         dump_stack();
2197         if (!should_suppress_show_mem())
2198                 show_mem(filter);
2199 }
2200
2201 static inline int
2202 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2203                                 unsigned long did_some_progress,
2204                                 unsigned long pages_reclaimed)
2205 {
2206         /* Do not loop if specifically requested */
2207         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2208                 return 0;
2209
2210         /* Always retry if specifically requested */
2211         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2212                 return 1;
2213
2214         /*
2215          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2216          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2217          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2218          */
2219         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2220                 return 0;
2221
2222         /*
2223          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2224          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2225          * implementations.
2226          */
2227         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2228                 return 1;
2229
2230         /*
2231          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2232          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2233          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2234          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2235          * allocation still fails, we stop retrying.
2236          */
2237         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2238                 return 1;
2239
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 static inline struct page *
2244 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2245         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2246         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2247         int classzone_idx, int migratetype)
2248 {
2249         struct page *page;
2250
2251         /* Acquire the per-zone oom lock for each zone */
2252         if (!oom_zonelist_trylock(zonelist, gfp_mask)) {
2253                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2254                 return NULL;
2255         }
2256
2257         /*
2258          * PM-freezer should be notified that there might be an OOM killer on
2259          * its way to kill and wake somebody up. This is too early and we might
2260          * end up not killing anything but false positives are acceptable.
2261          * See freeze_processes.
2262          */
2263         note_oom_kill();
2264
2265         /*
2266          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2267          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2268          * we're still under heavy pressure.
2269          */
2270         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2271                 order, zonelist, high_zoneidx,
2272                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2273                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2274         if (page)
2275                 goto out;
2276
2277         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2278                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2279                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2280                         goto out;
2281                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2282                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2283                         goto out;
2284                 /*
2285                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2286                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2287                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2288                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2289                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2290                  */
2291                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2292                         goto out;
2293         }
2294         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2295         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2296
2297 out:
2298         oom_zonelist_unlock(zonelist, gfp_mask);
2299         return page;
2300 }
2301
2302 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2303 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2304 static struct page *
2305 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2306         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2307         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2308         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2309         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2310 {
2311         struct zone *last_compact_zone = NULL;
2312         unsigned long compact_result;
2313         struct page *page;
2314
2315         if (!order)
2316                 return NULL;
2317
2318         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2319         compact_result = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2320                                                 nodemask, mode,
2321                                                 contended_compaction,
2322                                                 &last_compact_zone);
2323         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2324
2325         switch (compact_result) {
2326         case COMPACT_DEFERRED:
2327                 *deferred_compaction = true;
2328                 /* fall-through */
2329         case COMPACT_SKIPPED:
2330                 return NULL;
2331         default:
2332                 break;
2333         }
2334
2335         /*
2336          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2337          * count a compaction stall
2338          */
2339         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2340
2341         /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2342         drain_pages(get_cpu());
2343         put_cpu();
2344
2345         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2346                         order, zonelist, high_zoneidx,
2347                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2348                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2349
2350         if (page) {
2351                 struct zone *zone = page_zone(page);
2352
2353                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2354                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2355                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2356                 return page;
2357         }
2358
2359         /*
2360          * last_compact_zone is where try_to_compact_pages thought allocation
2361          * should succeed, so it did not defer compaction. But here we know
2362          * that it didn't succeed, so we do the defer.
2363          */
2364         if (last_compact_zone && mode != MIGRATE_ASYNC)
2365                 defer_compaction(last_compact_zone, order);
2366
2367         /*
2368          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2369          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2370          */
2371         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2372
2373         cond_resched();
2374
2375         return NULL;
2376 }
2377 #else
2378 static inline struct page *
2379 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2380         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2381         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2382         int classzone_idx, int migratetype, enum migrate_mode mode,
2383         int *contended_compaction, bool *deferred_compaction)
2384 {
2385         return NULL;
2386 }
2387 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2388
2389 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2390 static int
2391 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2392                   nodemask_t *nodemask)
2393 {
2394         struct reclaim_state reclaim_state;
2395         int progress;
2396
2397         cond_resched();
2398
2399         /* We now go into synchronous reclaim */
2400         cpuset_memory_pressure_bump();
2401         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2402         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2403         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2404         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2405
2406         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2407
2408         current->reclaim_state = NULL;
2409         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2410         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2411
2412         cond_resched();
2413
2414         return progress;
2415 }
2416
2417 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2418 static inline struct page *
2419 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2420         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2421         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2422         int classzone_idx, int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2423 {
2424         struct page *page = NULL;
2425         bool drained = false;
2426
2427         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2428                                                nodemask);
2429         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2430                 return NULL;
2431
2432         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2433         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2434                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2435
2436 retry:
2437         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2438                                         zonelist, high_zoneidx,
2439                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2440                                         preferred_zone, classzone_idx,
2441                                         migratetype);
2442
2443         /*
2444          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2445          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2446          */
2447         if (!page && !drained) {
2448                 drain_all_pages();
2449                 drained = true;
2450                 goto retry;
2451         }
2452
2453         return page;
2454 }
2455
2456 /*
2457  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2458  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2459  */
2460 static inline struct page *
2461 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2462         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2463         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2464         int classzone_idx, int migratetype)
2465 {
2466         struct page *page;
2467
2468         do {
2469                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2470                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2471                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2472
2473                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2474                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2475         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2476
2477         return page;
2478 }
2479
2480 static void wake_all_kswapds(unsigned int order,
2481                              struct zonelist *zonelist,
2482                              enum zone_type high_zoneidx,
2483                              struct zone *preferred_zone,
2484                              nodemask_t *nodemask)
2485 {
2486         struct zoneref *z;
2487         struct zone *zone;
2488
2489         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2490                                                 high_zoneidx, nodemask)
2491                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2492 }
2493
2494 static inline int
2495 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2496 {
2497         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2498         const bool atomic = !(gfp_mask & (__GFP_WAIT | __GFP_NO_KSWAPD));
2499
2500         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2501         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2502
2503         /*
2504          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2505          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2506          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2507          * set both ALLOC_HARDER (atomic == true) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2508          */
2509         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2510
2511         if (atomic) {
2512                 /*
2513                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2514                  * if it can't schedule.
2515                  */
2516                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2517                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2518                 /*
2519                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2520                  * comment for __cpuset_node_allowed_softwall().
2521                  */
2522                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2523         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2524                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2525
2526         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2527                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2528                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2529                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2530                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2531                 else if (!in_interrupt() &&
2532                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2533                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2534                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2535         }
2536 #ifdef CONFIG_CMA
2537         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2538                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2539 #endif
2540         return alloc_flags;
2541 }
2542
2543 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2544 {
2545         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2546 }
2547
2548 static inline struct page *
2549 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2550         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2551         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2552         int classzone_idx, int migratetype)
2553 {
2554         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2555         struct page *page = NULL;
2556         int alloc_flags;
2557         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2558         unsigned long did_some_progress;
2559         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2560         bool deferred_compaction = false;
2561         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2562
2563         /*
2564          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2565          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2566          * be using allocators in order of preference for an area that is
2567          * too large.
2568          */
2569         if (order >= MAX_ORDER) {
2570                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2571                 return NULL;
2572         }
2573
2574         /*
2575          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2576          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2577          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2578          * using a larger set of nodes after it has established that the
2579          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2580          * over allocated.
2581          */
2582         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2583             (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2584                 goto nopage;
2585
2586 restart:
2587         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2588                 wake_all_kswapds(order, zonelist, high_zoneidx,
2589                                 preferred_zone, nodemask);
2590
2591         /*
2592          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2593          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2594          * to how we want to proceed.
2595          */
2596         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2597
2598         /*
2599          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2600          * cpusets.
2601          */
2602         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask) {
2603                 struct zoneref *preferred_zoneref;
2604                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2605                                 NULL, &preferred_zone);
2606                 classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2607         }
2608
2609 rebalance:
2610         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2611         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2612                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2613                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2614         if (page)
2615                 goto got_pg;
2616
2617         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2618         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2619                 /*
2620                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2621                  * the allocation is high priority and these type of
2622                  * allocations are system rather than user orientated
2623                  */
2624                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2625
2626                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2627                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2628                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2629                 if (page) {
2630                         goto got_pg;
2631                 }
2632         }
2633
2634         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2635         if (!wait) {
2636                 /*
2637                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2638                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2639                  * type of allocation to fail.
2640                  */
2641                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2642                 goto nopage;
2643         }
2644
2645         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2646         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2647                 goto nopage;
2648
2649         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2650         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2651                 goto nopage;
2652
2653         /*
2654          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2655          * attempts after direct reclaim are synchronous
2656          */
2657         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2658                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2659                                         preferred_zone,
2660                                         classzone_idx, migratetype,
2661                                         migration_mode, &contended_compaction,
2662                                         &deferred_compaction);
2663         if (page)
2664                 goto got_pg;
2665
2666         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
2667         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) == GFP_TRANSHUGE) {
2668                 /*
2669                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
2670                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
2671                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
2672                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
2673                  * instead of entering direct reclaim.
2674                  */
2675                 if (deferred_compaction)
2676                         goto nopage;
2677
2678                 /*
2679                  * In all zones where compaction was attempted (and not
2680                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
2681                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
2682                  * so we fallback to base pages instead.
2683                  */
2684                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
2685                         goto nopage;
2686
2687                 /*
2688                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
2689                  * want to further increase allocation latency, unless it is
2690                  * khugepaged trying to collapse.
2691                  */
2692                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
2693                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
2694                         goto nopage;
2695         }
2696
2697         /*
2698          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
2699          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
2700          * khugepaged trying to collapse.
2701          */
2702         if ((gfp_mask & GFP_TRANSHUGE) != GFP_TRANSHUGE ||
2703                                                 (current->flags & PF_KTHREAD))
2704                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
2705
2706         /* Try direct reclaim and then allocating */
2707         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2708                                         zonelist, high_zoneidx,
2709                                         nodemask,
2710                                         alloc_flags, preferred_zone,
2711                                         classzone_idx, migratetype,
2712                                         &did_some_progress);
2713         if (page)
2714                 goto got_pg;
2715
2716         /*
2717          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2718          * running out of options and have to consider going OOM
2719          */
2720         if (!did_some_progress) {
2721                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2722                         if (oom_killer_disabled)
2723                                 goto nopage;
2724                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2725                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2726                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2727                                 goto nopage;
2728                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2729                                         zonelist, high_zoneidx,
2730                                         nodemask, preferred_zone,
2731                                         classzone_idx, migratetype);
2732                         if (page)
2733                                 goto got_pg;
2734
2735                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2736                                 /*
2737                                  * The oom killer is not called for high-order
2738                                  * allocations that may fail, so if no progress
2739                                  * is being made, there are no other options and
2740                                  * retrying is unlikely to help.
2741                                  */
2742                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2743                                         goto nopage;
2744                                 /*
2745                                  * The oom killer is not called for lowmem
2746                                  * allocations to prevent needlessly killing
2747                                  * innocent tasks.
2748                                  */
2749                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2750                                         goto nopage;
2751                         }
2752
2753                         goto restart;
2754                 }
2755         }
2756
2757         /* Check if we should retry the allocation */
2758         pages_reclaimed += did_some_progress;
2759         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2760                                                 pages_reclaimed)) {
2761                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2762                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2763                 goto rebalance;
2764         } else {
2765                 /*
2766                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2767                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2768                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2769                  */
2770                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, zonelist,
2771                                         high_zoneidx, nodemask, alloc_flags,
2772                                         preferred_zone,
2773                                         classzone_idx, migratetype,
2774                                         migration_mode, &contended_compaction,
2775                                         &deferred_compaction);
2776                 if (page)
2777                         goto got_pg;
2778         }
2779
2780 nopage:
2781         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2782         return page;
2783 got_pg:
2784         if (kmemcheck_enabled)
2785                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2786
2787         return page;
2788 }
2789
2790 /*
2791  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2792  */
2793 struct page *
2794 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2795                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2796 {
2797         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2798         struct zone *preferred_zone;
2799         struct zoneref *preferred_zoneref;
2800         struct page *page = NULL;
2801         int migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
2802         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2803         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
2804         int classzone_idx;
2805
2806         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2807
2808         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2809
2810         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2811
2812         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2813                 return NULL;
2814
2815         /*
2816          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2817          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2818          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2819          */
2820         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2821                 return NULL;
2822
2823         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2824                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2825
2826 retry_cpuset:
2827         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
2828
2829         /* The preferred zone is used for statistics later */
2830         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2831                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2832                                 &preferred_zone);
2833         if (!preferred_zone)
2834                 goto out;
2835         classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
2836
2837         /* First allocation attempt */
2838         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2839                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2840                         preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2841         if (unlikely(!page)) {
2842                 /*
2843                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2844                  * can deadlock because I/O on the device might not
2845                  * complete.
2846                  */
2847                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2848                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2849                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2850                                 preferred_zone, classzone_idx, migratetype);
2851         }
2852
2853         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2854
2855 out:
2856         /*
2857          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2858          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2859          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2860          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2861          */
2862         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
2863                 goto retry_cpuset;
2864
2865         return page;
2866 }
2867 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2868
2869 /*
2870  * Common helper functions.
2871  */
2872 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2873 {
2874         struct page *page;
2875
2876         /*
2877          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2878          * a highmem page
2879          */
2880         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2881
2882         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2883         if (!page)
2884                 return 0;
2885         return (unsigned long) page_address(page);
2886 }
2887 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2888
2889 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2890 {
2891         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2892 }
2893 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2894
2895 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2896 {
2897         if (put_page_testzero(page)) {
2898                 if (order == 0)
2899                         free_hot_cold_page(page, false);
2900                 else
2901                         __free_pages_ok(page, order);
2902         }
2903 }
2904
2905 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2906
2907 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2908 {
2909         if (addr != 0) {
2910                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2911                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2912         }
2913 }
2914
2915 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2916
2917 /*
2918  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
2919  * of the current memory cgroup.
2920  *
2921  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
2922  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
2923  */
2924 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2925 {
2926         struct page *page;
2927         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2928
2929         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2930                 return NULL;
2931         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2932         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2933         return page;
2934 }
2935
2936 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2937 {
2938         struct page *page;
2939         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2940
2941         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2942                 return NULL;
2943         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2944         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2945         return page;
2946 }
2947
2948 /*
2949  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
2950  * alloc_kmem_pages.
2951  */
2952 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2953 {
2954         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2955         __free_pages(page, order);
2956 }
2957
2958 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2959 {
2960         if (addr != 0) {
2961                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2962                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2963         }
2964 }
2965
2966 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2967 {
2968         if (addr) {
2969                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2970                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2971
2972                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2973                 while (used < alloc_end) {
2974                         free_page(used);
2975                         used += PAGE_SIZE;
2976                 }
2977         }
2978         return (void *)addr;
2979 }
2980
2981 /**
2982  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2983  * @size: the number of bytes to allocate
2984  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2985  *
2986  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2987  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2988  * allocate memory in power-of-two pages.
2989  *
2990  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2991  *
2992  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2993  */
2994 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2995 {
2996         unsigned int order = get_order(size);
2997         unsigned long addr;
2998
2999         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3000         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3001 }
3002 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3003
3004 /**
3005  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3006  *                         pages on a node.
3007  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3008  * @size: the number of bytes to allocate
3009  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3010  *
3011  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3012  * back.
3013  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
3014  * but is not exact.
3015  */
3016 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3017 {
3018         unsigned order = get_order(size);
3019         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3020         if (!p)
3021                 return NULL;
3022         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3023 }
3024
3025 /**
3026  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3027  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3028  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3029  *
3030  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3031  */
3032 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3033 {
3034         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3035         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3036
3037         while (addr < end) {
3038                 free_page(addr);
3039                 addr += PAGE_SIZE;
3040         }
3041 }
3042 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3043
3044 /**
3045  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3046  * @offset: The zone index of the highest zone
3047  *
3048  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3049  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3050  * zone, the number of pages is calculated as:
3051  *     managed_pages - high_pages
3052  */
3053 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3054 {
3055         struct zoneref *z;
3056         struct zone *zone;
3057
3058         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3059         unsigned long sum = 0;
3060
3061         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3062
3063         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3064                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3065                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3066                 if (size > high)
3067                         sum += size - high;
3068         }
3069
3070         return sum;
3071 }
3072
3073 /**
3074  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3075  *
3076  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3077  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3078  */
3079 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3080 {
3081         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3082 }
3083 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3084
3085 /**
3086  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3087  *
3088  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3089  * high watermark within all zones.
3090  */
3091 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3092 {
3093         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3094 }
3095
3096 static inline void show_node(struct zone *zone)
3097 {
3098         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3099                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3100 }
3101
3102 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3103 {
3104         val->totalram = totalram_pages;
3105         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3106         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3107         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3108         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3109         val->freehigh = nr_free_highpages();
3110         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3111 }
3112
3113 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3114
3115 #ifdef CONFIG_NUMA
3116 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3117 {
3118         int zone_type;          /* needs to be signed */
3119         unsigned long managed_pages = 0;
3120         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3121
3122         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3123                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3124         val->totalram = managed_pages;
3125         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3126         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3127 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3128         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3129         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3130                         NR_FREE_PAGES);
3131 #else
3132         val->totalhigh = 0;
3133         val->freehigh = 0;
3134 #endif
3135         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3136 }
3137 #endif
3138
3139 /*
3140  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3141  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3142  */
3143 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3144 {
3145         bool ret = false;
3146         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3147
3148         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3149                 goto out;
3150
3151         do {
3152                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3153                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3154         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3155 out:
3156         return ret;
3157 }
3158
3159 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3160
3161 static void show_migration_types(unsigned char type)
3162 {
3163         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3164                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3165                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3166                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3167                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3168 #ifdef CONFIG_CMA
3169                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3170 #endif
3171 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3172                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3173 #endif
3174         };
3175         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3176         char *p = tmp;
3177         int i;
3178
3179         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3180                 if (type & (1 << i))
3181                         *p++ = types[i];
3182         }
3183
3184         *p = '\0';
3185         printk("(%s) ", tmp);
3186 }
3187
3188 /*
3189  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3190  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3191  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3192  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3193  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3194  */
3195 void show_free_areas(unsigned int filter)
3196 {
3197         int cpu;
3198         struct zone *zone;
3199
3200         for_each_populated_zone(zone) {
3201                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3202                         continue;
3203                 show_node(zone);
3204                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3205
3206                 for_each_online_cpu(cpu) {
3207                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3208
3209                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3210
3211                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3212                                cpu, pageset->pcp.high,
3213                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3214                 }
3215         }
3216
3217         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3218                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3219                 " unevictable:%lu"
3220                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3221                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3222                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3223                 " free_cma:%lu\n",
3224                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3225                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3226                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3227                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3228                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3229                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3230                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3231                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3232                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3233                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3234                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3235                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3236                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3237                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3238                 global_page_state(NR_SHMEM),
3239                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3240                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3241                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3242
3243         for_each_populated_zone(zone) {
3244                 int i;
3245
3246                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3247                         continue;
3248                 show_node(zone);
3249                 printk("%s"
3250                         " free:%lukB"
3251                         " min:%lukB"
3252                         " low:%lukB"
3253                         " high:%lukB"
3254                         " active_anon:%lukB"
3255                         " inactive_anon:%lukB"
3256                         " active_file:%lukB"
3257                         " inactive_file:%lukB"
3258                         " unevictable:%lukB"
3259                         " isolated(anon):%lukB"
3260                         " isolated(file):%lukB"
3261                         " present:%lukB"
3262                         " managed:%lukB"
3263                         " mlocked:%lukB"
3264                         " dirty:%lukB"
3265                         " writeback:%lukB"
3266                         " mapped:%lukB"
3267                         " shmem:%lukB"
3268                         " slab_reclaimable:%lukB"
3269                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3270                         " kernel_stack:%lukB"
3271                         " pagetables:%lukB"
3272                         " unstable:%lukB"
3273                         " bounce:%lukB"
3274                         " free_cma:%lukB"
3275                         " writeback_tmp:%lukB"
3276                         " pages_scanned:%lu"
3277                         " all_unreclaimable? %s"
3278                         "\n",
3279                         zone->name,
3280                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3281                         K(min_wmark_pages(zone)),
3282                         K(low_wmark_pages(zone)),
3283                         K(high_wmark_pages(zone)),
3284                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3285                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3286                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3287                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3288                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3289                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3290                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3291                         K(zone->present_pages),
3292                         K(zone->managed_pages),
3293                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3294                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3295                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3296                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3297                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3298                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3299                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3300                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3301                                 THREAD_SIZE / 1024,
3302                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3303                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3304                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3305                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3306                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3307                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3308                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3309                         );
3310                 printk("lowmem_reserve[]:");
3311                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3312                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3313                 printk("\n");
3314         }
3315
3316         for_each_populated_zone(zone) {
3317                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3318                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3319
3320                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3321                         continue;
3322                 show_node(zone);
3323                 printk("%s: ", zone->name);
3324
3325                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3326                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3327                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3328                         int type;
3329
3330                         nr[order] = area->nr_free;
3331                         total += nr[order] << order;
3332
3333                         types[order] = 0;
3334                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3335                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3336                                         types[order] |= 1 << type;
3337                         }
3338                 }
3339                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3340                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3341                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3342                         if (nr[order])
3343                                 show_migration_types(types[order]);
3344                 }
3345                 printk("= %lukB\n", K(total));
3346         }
3347
3348         hugetlb_show_meminfo();
3349
3350         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3351
3352         show_swap_cache_info();
3353 }
3354
3355 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3356 {
3357         zoneref->zone = zone;
3358         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3359 }
3360
3361 /*
3362  * Builds allocation fallback zone lists.
3363  *
3364  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3365  */
3366 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3367                                 int nr_zones)
3368 {
3369         struct zone *zone;
3370         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3371
3372         do {
3373                 zone_type--;
3374                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3375                 if (populated_zone(zone)) {
3376                         zoneref_set_zone(zone,
3377                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3378                         check_highest_zone(zone_type);
3379                 }
3380         } while (zone_type);
3381
3382         return nr_zones;
3383 }
3384
3385
3386 /*
3387  *  zonelist_order:
3388  *  0 = automatic detection of better ordering.
3389  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3390  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3391  *
3392  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3393  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3394  */
3395 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3396 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3397 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3398
3399 /* zonelist order in the kernel.
3400  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3401  */
3402 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3403 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3404
3405
3406 #ifdef CONFIG_NUMA
3407 /* The value user specified ....changed by config */
3408 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3409 /* string for sysctl */
3410 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3411 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3412
3413 /*
3414  * interface for configure zonelist ordering.
3415  * command line option "numa_zonelist_order"
3416  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3417  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3418  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3419  */
3420
3421 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3422 {
3423         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3424                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3425         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3426                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3427         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3428                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3429         } else {
3430                 printk(KERN_WARNING
3431                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3432                         "%s\n", s);
3433                 return -EINVAL;
3434         }
3435         return 0;
3436 }
3437
3438 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3439 {
3440         int ret;
3441
3442         if (!s)
3443                 return 0;
3444
3445         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3446         if (ret == 0)
3447                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3448
3449         return ret;
3450 }
3451 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3452
3453 /*
3454  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3455  */
3456 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3457                 void __user *buffer, size_t *length,
3458                 loff_t *ppos)
3459 {
3460         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3461         int ret;
3462         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3463
3464         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3465         if (write) {
3466                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3467                         ret = -EINVAL;
3468                         goto out;
3469                 }
3470                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3471         }
3472         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3473         if (ret)
3474                 goto out;
3475         if (write) {
3476                 int oldval = user_zonelist_order;
3477
3478                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3479                 if (ret) {
3480                         /*
3481                          * bogus value.  restore saved string
3482                          */
3483                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3484                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3485                         user_zonelist_order = oldval;
3486                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3487                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3488                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3489                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3490                 }
3491         }
3492 out:
3493         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3494         return ret;
3495 }
3496
3497
3498 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3499 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3500
3501 /**
3502  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3503  * @node: node whose fallback list we're appending
3504  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3505  *
3506  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3507  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3508  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3509  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3510  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3511  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3512  * on them otherwise.
3513  * It returns -1 if no node is found.
3514  */
3515 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3516 {
3517         int n, val;
3518         int min_val = INT_MAX;
3519         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3520         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3521
3522         /* Use the local node if we haven't already */
3523         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3524                 node_set(node, *used_node_mask);
3525                 return node;
3526         }
3527
3528         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3529
3530                 /* Don't want a node to appear more than once */
3531                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3532                         continue;
3533
3534                 /* Use the distance array to find the distance */
3535                 val = node_distance(node, n);
3536
3537                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3538                 val += (n < node);
3539
3540                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3541                 tmp = cpumask_of_node(n);
3542                 if (!cpumask_empty(tmp))
3543                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3544
3545                 /* Slight preference for less loaded node */
3546                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3547                 val += node_load[n];
3548
3549                 if (val < min_val) {
3550                         min_val = val;
3551                         best_node = n;
3552                 }
3553         }
3554
3555         if (best_node >= 0)
3556                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3557
3558         return best_node;
3559 }
3560
3561
3562 /*
3563  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3564  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3565  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3566  */
3567 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3568 {
3569         int j;
3570         struct zonelist *zonelist;
3571
3572         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3573         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3574                 ;
3575         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3576         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3577         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3578 }
3579
3580 /*
3581  * Build gfp_thisnode zonelists
3582  */
3583 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3584 {
3585         int j;
3586         struct zonelist *zonelist;
3587
3588         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3589         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3590         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3591         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3592 }
3593
3594 /*
3595  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3596  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3597  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3598  * may still exist in local DMA zone.
3599  */
3600 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3601
3602 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3603 {
3604         int pos, j, node;
3605         int zone_type;          /* needs to be signed */
3606         struct zone *z;
3607         struct zonelist *zonelist;
3608
3609         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3610         pos = 0;
3611         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3612                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3613                         node = node_order[j];
3614                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3615                         if (populated_zone(z)) {
3616                                 zoneref_set_zone(z,
3617                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3618                                 check_highest_zone(zone_type);
3619                         }
3620                 }
3621         }
3622         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3623         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3624 }
3625
3626 #if defined(CONFIG_64BIT)
3627 /*
3628  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
3629  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
3630  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
3631  */
3632 static int default_zonelist_order(void)
3633 {
3634         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3635 }
3636 #else
3637 /*
3638  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
3639  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
3640  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
3641  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
3642  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
3643  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
3644  */
3645 static int default_zonelist_order(void)
3646 {
3647         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3648 }
3649 #endif /* CONFIG_64BIT */
3650
3651 static void set_zonelist_order(void)
3652 {
3653         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3654                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3655         else
3656                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3657 }
3658
3659 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3660 {
3661         int j, node, load;
3662         enum zone_type i;
3663         nodemask_t used_mask;
3664         int local_node, prev_node;
3665         struct zonelist *zonelist;
3666         int order = current_zonelist_order;
3667
3668         /* initialize zonelists */
3669         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3670                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3671                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3672                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3673         }
3674
3675         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3676         local_node = pgdat->node_id;
3677         load = nr_online_nodes;
3678         prev_node = local_node;
3679         nodes_clear(used_mask);
3680
3681         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3682         j = 0;
3683
3684         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3685                 /*
3686                  * We don't want to pressure a particular node.
3687                  * So adding penalty to the first node in same
3688                  * distance group to make it round-robin.
3689                  */
3690                 if (node_distance(local_node, node) !=
3691                     node_distance(local_node, prev_node))
3692                         node_load[node] = load;
3693
3694                 prev_node = node;
3695                 load--;
3696                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3697                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3698                 else
3699                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3700         }
3701
3702         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3703                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3704                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3705         }
3706
3707         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3708 }
3709
3710 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3711 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3712 {
3713         struct zonelist *zonelist;
3714         struct zonelist_cache *zlc;
3715         struct zoneref *z;
3716
3717         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3718         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3719         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3720         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3721                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3722 }
3723
3724 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3725 /*
3726  * Return node id of node used for "local" allocations.
3727  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3728  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3729  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3730  */
3731 int local_memory_node(int node)
3732 {
3733         struct zone *zone;
3734
3735         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3736                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3737                                    NULL,
3738                                    &zone);
3739         return zone->node;
3740 }
3741 #endif
3742
3743 #else   /* CONFIG_NUMA */
3744
3745 static void set_zonelist_order(void)
3746 {
3747         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3748 }
3749
3750 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3751 {
3752         int node, local_node;
3753         enum zone_type j;
3754         struct zonelist *zonelist;
3755
3756         local_node = pgdat->node_id;
3757
3758         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3759         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3760
3761         /*
3762          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3763          * of all the other nodes.
3764          * We don't want to pressure a particular node, so when
3765          * building the zones for node N, we make sure that the
3766          * zones coming right after the local ones are those from
3767          * node N+1 (modulo N)
3768          */
3769         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3770                 if (!node_online(node))
3771                         continue;
3772                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3773         }
3774         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3775                 if (!node_online(node))
3776                         continue;
3777                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3778         }
3779
3780         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3781         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3782 }
3783
3784 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3785 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3786 {
3787         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3788 }
3789
3790 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3791
3792 /*
3793  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3794  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3795  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3796  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3797  * with interrupts disabled.
3798  *
3799  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3800  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3801  * hotplugged processors.
3802  *
3803  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3804  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3805  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3806  */
3807 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3808 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3809 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3810
3811 /*
3812  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3813  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3814  */
3815 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3816
3817 /* return values int ....just for stop_machine() */
3818 static int __build_all_zonelists(void *data)
3819 {
3820         int nid;
3821         int cpu;
3822         pg_data_t *self = data;
3823
3824 #ifdef CONFIG_NUMA
3825         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3826 #endif
3827
3828         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3829                 build_zonelists(self);
3830                 build_zonelist_cache(self);
3831         }
3832
3833         for_each_online_node(nid) {
3834                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3835
3836                 build_zonelists(pgdat);
3837                 build_zonelist_cache(pgdat);
3838         }
3839
3840         /*
3841          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3842          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3843          * each zone will be allocated later when the per cpu
3844          * allocator is available.
3845          *
3846          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3847          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3848          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3849          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3850          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3851          * (a chicken-egg dilemma).
3852          */
3853         for_each_possible_cpu(cpu) {
3854                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3855
3856 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3857                 /*
3858                  * We now know the "local memory node" for each node--
3859                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3860                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3861                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3862                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3863                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3864                  */
3865                 if (cpu_online(cpu))
3866                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3867 #endif
3868         }
3869
3870         return 0;
3871 }
3872
3873 /*
3874  * Called with zonelists_mutex held always
3875  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3876  */
3877 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3878 {
3879         set_zonelist_order();
3880
3881         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3882                 __build_all_zonelists(NULL);
3883                 mminit_verify_zonelist();
3884                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3885         } else {
3886 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3887                 if (zone)
3888                         setup_zone_pageset(zone);
3889 #endif
3890                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3891                    of zonelist */
3892                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3893                 /* cpuset refresh routine should be here */
3894         }
3895         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3896         /*
3897          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3898          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3899          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3900          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3901          * disabled and enable it later
3902          */
3903         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3904                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3905         else
3906                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3907
3908         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3909                 "Total pages: %ld\n",
3910                         nr_online_nodes,
3911                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3912                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3913                         vm_total_pages);
3914 #ifdef CONFIG_NUMA
3915         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3916 #endif
3917 }
3918
3919 /*
3920  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3921  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3922  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3923  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3924  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3925  * conservative, even though it seems large.
3926  *
3927  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3928  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3929  */
3930 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3931
3932 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3933 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3934 {
3935         unsigned long size = 1;
3936
3937         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3938
3939         while (size < pages)
3940                 size <<= 1;
3941
3942         /*
3943          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3944          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3945          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3946          */
3947         size = min(size, 4096UL);
3948
3949         return max(size, 4UL);
3950 }
3951 #else
3952 /*
3953  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3954  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3955  *
3956  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3957  *
3958  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3959  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3960  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3961  *
3962  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3963  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3964  *
3965  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3966  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3967  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3968  */
3969 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3970 {
3971         return 4096UL;
3972 }
3973 #endif
3974
3975 /*
3976  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3977  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3978  * hash function before the remainder is taken.
3979  */
3980 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3981 {
3982         return ffz(~size);
3983 }
3984
3985 /*
3986  * Check if a pageblock contains reserved pages
3987  */
3988 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3989 {
3990         unsigned long pfn;
3991
3992         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3993                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3994                         return 1;
3995         }
3996         return 0;
3997 }
3998
3999 /*
4000  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
4001  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
4002  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
4003  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
4004  * blocks as reclaim kicks in
4005  */
4006 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
4007 {
4008         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
4009         struct page *page;
4010         unsigned long block_migratetype;
4011         int reserve;
4012         int old_reserve;
4013
4014         /*
4015          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
4016          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
4017          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
4018          * the block.
4019          */
4020         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
4021         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
4022         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
4023         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
4024                                                         pageblock_order;
4025
4026         /*
4027          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
4028          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
4029          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
4030          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
4031          * future allocation of hugepages at runtime.
4032          */
4033         reserve = min(2, reserve);
4034         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
4035
4036         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
4037         if (reserve == old_reserve)
4038                 return;
4039         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
4040
4041         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
4042                 if (!pfn_valid(pfn))
4043                         continue;
4044                 page = pfn_to_page(pfn);
4045
4046                 /* Watch out for overlapping nodes */
4047                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
4048                         continue;
4049
4050                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
4051
4052                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
4053                 if (reserve > 0) {
4054                         /*
4055                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
4056                          * them.
4057                          */
4058                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
4059                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
4060                                 continue;
4061
4062                         /* If this block is reserved, account for it */
4063                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4064                                 reserve--;
4065                                 continue;
4066                         }
4067
4068                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
4069                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
4070                                 set_pageblock_migratetype(page,
4071                                                         MIGRATE_RESERVE);
4072                                 move_freepages_block(zone, page,
4073                                                         MIGRATE_RESERVE);
4074                                 reserve--;
4075                                 continue;
4076                         }
4077                 } else if (!old_reserve) {
4078                         /*
4079                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
4080                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
4081                          */
4082                         break;
4083                 }
4084
4085                 /*
4086                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4087                  * take it back
4088                  */
4089                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4090                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4091                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4092                 }
4093         }
4094 }
4095
4096 /*
4097  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4098  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4099  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4100  */
4101 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4102                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4103 {
4104         struct page *page;
4105         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4106         unsigned long pfn;
4107         struct zone *z;
4108
4109         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4110                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4111
4112         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4113         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4114                 /*
4115                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4116                  * handed to this function.  They do not
4117                  * exist on hotplugged memory.
4118                  */
4119                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4120                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4121                                 continue;
4122                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4123                                 continue;
4124                 }
4125                 page = pfn_to_page(pfn);
4126                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4127                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4128                 init_page_count(page);
4129                 page_mapcount_reset(page);
4130                 page_cpupid_reset_last(page);
4131                 SetPageReserved(page);
4132                 /*
4133                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4134                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4135                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4136                  * the address space during boot when many long-lived
4137                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4138                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4139                  * setup_zone_migrate_reserve()
4140                  *
4141                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4142                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4143                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4144                  * pfn out of zone.
4145                  */
4146                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4147                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4148                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4149                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4150
4151                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4152 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4153                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4154                 if (!is_highmem_idx(zone))
4155                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4156 #endif
4157         }
4158 }
4159
4160 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4161 {
4162         unsigned int order, t;
4163         for_each_migratetype_order(order, t) {
4164                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4165                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4166         }
4167 }
4168
4169 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4170 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4171         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4172 #endif
4173
4174 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4175 {
4176 #ifdef CONFIG_MMU
4177         int batch;
4178
4179         /*
4180          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4181          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4182          *
4183          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4184          */
4185         batch = zone->managed_pages / 1024;
4186         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4187                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4188         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4189         if (batch < 1)
4190                 batch = 1;
4191
4192         /*
4193          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4194          * of 2 value was found to be more likely to have
4195          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4196          *
4197          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4198          * batches of pages, one task can end up with a lot
4199          * of pages of one half of the possible page colors
4200          * and the other with pages of the other colors.
4201          */
4202         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4203
4204         return batch;
4205
4206 #else
4207         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4208          * conditions.
4209          *
4210          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4211          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4212          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4213          *
4214          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4215          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4216          * can be a significant delay between the individual batches being
4217          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4218          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4219          */
4220         return 0;
4221 #endif
4222 }
4223
4224 /*
4225  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4226  * ->batch must never be higher then ->high.
4227  * The following function updates them in a safe manner without read side
4228  * locking.
4229  *
4230  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4231  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4232  *
4233  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4234  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4235  * exist).
4236  */
4237 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4238                 unsigned long batch)
4239 {
4240        /* start with a fail safe value for batch */
4241         pcp->batch = 1;
4242         smp_wmb();
4243
4244        /* Update high, then batch, in order */
4245         pcp->high = high;
4246         smp_wmb();
4247
4248         pcp->batch = batch;
4249 }
4250
4251 /* a companion to pageset_set_high() */
4252 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4253 {
4254         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4255 }
4256
4257 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4258 {
4259         struct per_cpu_pages *pcp;
4260         int migratetype;
4261
4262         memset(p, 0, sizeof(*p));
4263
4264         pcp = &p->pcp;
4265         pcp->count = 0;
4266         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4267                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4268 }
4269
4270 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4271 {
4272         pageset_init(p);
4273         pageset_set_batch(p, batch);
4274 }
4275
4276 /*
4277  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4278  * to the value high for the pageset p.
4279  */
4280 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4281                                 unsigned long high)
4282 {
4283         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4284         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4285                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4286
4287         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4288 }
4289
4290 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4291                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4292 {
4293         if (percpu_pagelist_fraction)
4294                 pageset_set_high(pcp,
4295                         (zone->managed_pages /
4296                                 percpu_pagelist_fraction));
4297         else
4298                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4299 }
4300
4301 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4302 {
4303         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4304
4305         pageset_init(pcp);
4306         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4307 }
4308
4309 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4310 {
4311         int cpu;
4312         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4313         for_each_possible_cpu(cpu)
4314                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4315 }
4316
4317 /*
4318  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4319  * Before this call only boot pagesets were available.
4320  */
4321 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4322 {
4323         struct zone *zone;
4324
4325         for_each_populated_zone(zone)
4326                 setup_zone_pageset(zone);
4327 }
4328
4329 static noinline __init_refok
4330 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4331 {
4332         int i;
4333         size_t alloc_size;
4334
4335         /*
4336          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4337          * per zone.
4338          */
4339         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4340                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4341         zone->wait_table_bits =
4342                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4343         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4344                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4345
4346         if (!slab_is_available()) {
4347                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4348                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4349                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4350         } else {
4351                 /*
4352                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4353                  * via memory hot-add.
4354                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4355                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4356                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4357                  * node itself as well.
4358                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4359                  * necessary.
4360                  */
4361                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4362         }
4363         if (!zone->wait_table)
4364                 return -ENOMEM;
4365
4366         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4367                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4368
4369         return 0;
4370 }
4371
4372 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4373 {
4374         /*
4375          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4376          * relies on the ability of the linker to provide the
4377          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4378          */
4379         zone->pageset = &boot_pageset;
4380
4381         if (populated_zone(zone))
4382                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4383                         zone->name, zone->present_pages,
4384                                          zone_batchsize(zone));
4385 }
4386
4387 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4388                                         unsigned long zone_start_pfn,
4389                                         unsigned long size,
4390                                         enum memmap_context context)
4391 {
4392         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4393         int ret;
4394         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4395         if (ret)
4396                 return ret;
4397         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4398
4399         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4400
4401         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4402                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4403                         pgdat->node_id,
4404                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4405                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4406
4407         zone_init_free_lists(zone);
4408
4409         return 0;
4410 }
4411
4412 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4413 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4414 /*
4415  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4416  */
4417 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4418 {
4419         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4420         int nid;
4421         /*
4422          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4423          * when the kernel is running single-threaded.
4424          */
4425         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4426         static int __meminitdata last_nid;
4427
4428         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4429                 return last_nid;
4430
4431         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4432         if (nid != -1) {
4433                 last_start_pfn = start_pfn;
4434                 last_end_pfn = end_pfn;
4435                 last_nid = nid;
4436         }
4437
4438         return nid;
4439 }
4440 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4441
4442 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4443 {
4444         int nid;
4445
4446         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4447         if (nid >= 0)
4448                 return nid;
4449         /* just returns 0 */
4450         return 0;
4451 }
4452
4453 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4454 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4455 {
4456         int nid;
4457
4458         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4459         if (nid >= 0 && nid != node)
4460                 return false;
4461         return true;
4462 }
4463 #endif
4464
4465 /**
4466  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4467  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4468  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4469  *
4470  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4471  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4472  * memblock_free_early_nid() manually.
4473  */
4474 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4475 {
4476         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4477         int i, this_nid;
4478
4479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4480                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4481                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4482
4483                 if (start_pfn < end_pfn)
4484                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4485                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4486                                         this_nid);
4487         }
4488 }
4489
4490 /**
4491  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4492  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4493  *
4494  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4495  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4496  */
4497 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4498 {
4499         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4500         int i, this_nid;
4501
4502         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4503                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4504 }
4505
4506 /**
4507  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4508  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4509  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4510  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4511  *
4512  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4513  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4514  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4515  * PFNs will be 0.
4516  */
4517 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4518                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4519 {
4520         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4521         int i;
4522
4523         *start_pfn = -1UL;
4524         *end_pfn = 0;
4525
4526         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4527                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4528                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4529         }
4530
4531         if (*start_pfn == -1UL)
4532                 *start_pfn = 0;
4533 }
4534
4535 /*
4536  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4537  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4538  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4539  */
4540 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4541 {
4542         int zone_index;
4543         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4544                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4545                         continue;
4546
4547                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4548                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4549                         break;
4550         }
4551
4552         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4553         movable_zone = zone_index;
4554 }
4555
4556 /*
4557  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4558  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4559  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4560  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4561  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4562  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4563  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4564  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4565  */
4566 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4567                                         unsigned long zone_type,
4568                                         unsigned long node_start_pfn,
4569                                         unsigned long node_end_pfn,
4570                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4571                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4572 {
4573         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4574         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4575                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4576                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4577                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4578                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4579                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4580
4581                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4582                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4583                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4584                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4585
4586                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4587                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4588                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4589         }
4590 }
4591
4592 /*
4593  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4594  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4595  */
4596 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4597                                         unsigned long zone_type,
4598                                         unsigned long node_start_pfn,
4599                                         unsigned long node_end_pfn,
4600                                         unsigned long *ignored)
4601 {
4602         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4603
4604         /* Get the start and end of the zone */
4605         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4606         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4607         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4608                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4609                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4610
4611         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4612         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4613                 return 0;
4614
4615         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4616         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4617         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4618
4619         /* Return the spanned pages */
4620         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4621 }
4622
4623 /*
4624  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4625  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4626  */
4627 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4628                                 unsigned long range_start_pfn,
4629                                 unsigned long range_end_pfn)
4630 {
4631         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4632         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4633         int i;
4634
4635         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4636                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4637                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4638                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4639         }
4640         return nr_absent;
4641 }
4642
4643 /**
4644  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4645  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4646  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4647  *
4648  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4649  */
4650 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4651                                                         unsigned long end_pfn)
4652 {
4653         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4654 }
4655
4656 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4657 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4658                                         unsigned long zone_type,
4659                                         unsigned long node_start_pfn,
4660                                         unsigned long node_end_pfn,
4661                                         unsigned long *ignored)
4662 {
4663         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4664         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4665         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4666
4667         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4668         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4669
4670         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4671                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4672                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4673         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4674 }
4675
4676 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4677 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4678                                         unsigned long zone_type,
4679                                         unsigned long node_start_pfn,
4680                                         unsigned long node_end_pfn,
4681                                         unsigned long *zones_size)
4682 {
4683         return zones_size[zone_type];
4684 }
4685
4686 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4687                                                 unsigned long zone_type,
4688                                                 unsigned long node_start_pfn,
4689                                                 unsigned long node_end_pfn,
4690                                                 unsigned long *zholes_size)
4691 {
4692         if (!zholes_size)
4693                 return 0;
4694
4695         return zholes_size[zone_type];
4696 }
4697
4698 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4699
4700 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4701                                                 unsigned long node_start_pfn,
4702                                                 unsigned long node_end_pfn,
4703                                                 unsigned long *zones_size,
4704                                                 unsigned long *zholes_size)
4705 {
4706         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4707         enum zone_type i;
4708
4709         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4710                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4711                                                          node_start_pfn,
4712                                                          node_end_pfn,
4713                                                          zones_size);
4714         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4715
4716         realtotalpages = totalpages;
4717         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4718                 realtotalpages -=
4719                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4720                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4721                                                   zholes_size);
4722         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4723         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4724                                                         realtotalpages);
4725 }
4726
4727 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4728 /*
4729  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4730  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4731  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4732  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4733  * bytes.
4734  */
4735 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4736 {
4737         unsigned long usemapsize;
4738
4739         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4740         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4741         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4742         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4743         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4744
4745         return usemapsize / 8;
4746 }
4747
4748 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4749                                 struct zone *zone,
4750                                 unsigned long zone_start_pfn,
4751                                 unsigned long zonesize)
4752 {
4753         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4754         zone->pageblock_flags = NULL;
4755         if (usemapsize)
4756                 zone->pageblock_flags =
4757                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4758                                                          pgdat->node_id);
4759 }
4760 #else
4761 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4762                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4763 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4764
4765 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4766
4767 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4768 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4769 {
4770         unsigned int order;
4771
4772         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4773         if (pageblock_order)
4774                 return;
4775
4776         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4777                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4778         else
4779                 order = MAX_ORDER - 1;
4780
4781         /*
4782          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4783          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4784          * powerpc.
4785          */
4786         pageblock_order = order;
4787 }
4788 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4789
4790 /*
4791  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4792  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4793  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4794  * the kernel config
4795  */
4796 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4797 {
4798 }
4799
4800 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4801
4802 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4803                                                    unsigned long present_pages)
4804 {
4805         unsigned long pages = spanned_pages;
4806
4807         /*
4808          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4809          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4810          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4811          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4812          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4813          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4814          */
4815         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4816             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4817                 pages = present_pages;
4818
4819         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Set up the zone data structures:
4824  *   - mark all pages reserved
4825  *   - mark all memory queues empty
4826  *   - clear the memory bitmaps
4827  *
4828  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4829  */
4830 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4831                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4832                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4833 {
4834         enum zone_type j;
4835         int nid = pgdat->node_id;
4836         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4837         int ret;
4838
4839         pgdat_resize_init(pgdat);
4840 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4841         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4842         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4843         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4844 #endif
4845         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4846         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4847         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4848
4849         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4850                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4851                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4852
4853                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4854                                                   node_end_pfn, zones_size);
4855                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4856                                                                 node_start_pfn,
4857                                                                 node_end_pfn,
4858                                                                 zholes_size);
4859
4860                 /*
4861                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4862                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4863                  * and per-cpu initialisations
4864                  */
4865                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4866                 if (freesize >= memmap_pages) {
4867                         freesize -= memmap_pages;
4868                         if (memmap_pages)
4869                                 printk(KERN_DEBUG
4870                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4871                                        zone_names[j], memmap_pages);
4872                 } else
4873                         printk(KERN_WARNING
4874                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4875                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4876
4877                 /* Account for reserved pages */
4878                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4879                         freesize -= dma_reserve;
4880                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4881                                         zone_names[0], dma_reserve);
4882                 }
4883
4884                 if (!is_highmem_idx(j))
4885                         nr_kernel_pages += freesize;
4886                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4887                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4888                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4889                 nr_all_pages += freesize;
4890
4891                 zone->spanned_pages = size;
4892                 zone->present_pages = realsize;
4893                 /*
4894                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4895                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4896                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4897                  */
4898                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4899 #ifdef CONFIG_NUMA
4900                 zone->node = nid;
4901                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4902                                                 / 100;
4903                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4904 #endif
4905                 zone->name = zone_names[j];
4906                 spin_lock_init(&zone->lock);
4907                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4908                 zone_seqlock_init(zone);
4909                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4910                 zone_pcp_init(zone);
4911
4912                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4913                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4914
4915                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4916                 if (!size)
4917                         continue;
4918
4919                 set_pageblock_order();
4920                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4921                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4922                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4923                 BUG_ON(ret);
4924                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4925                 zone_start_pfn += size;
4926         }
4927 }
4928
4929 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4930 {
4931         /* Skip empty nodes */
4932         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4933                 return;
4934
4935 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4936         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4937         if (!pgdat->node_mem_map) {
4938                 unsigned long size, start, end;
4939                 struct page *map;
4940
4941                 /*
4942                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4943                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4944                  * for the buddy allocator to function correctly.
4945                  */
4946                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4947                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4948                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4949                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4950                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4951                 if (!map)
4952                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4953                                                                pgdat->node_id);
4954                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4955         }
4956 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4957         /*
4958          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4959          */
4960         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4961                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4962 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4963                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4964                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4965 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4966         }
4967 #endif
4968 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4969 }
4970
4971 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4972                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4973 {
4974         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4975         unsigned long start_pfn = 0;
4976         unsigned long end_pfn = 0;
4977
4978         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4979         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4980
4981         pgdat->node_id = nid;
4982         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4983 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4984         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4985         printk(KERN_INFO "Initmem setup node %d [mem %#010Lx-%#010Lx]\n", nid,
4986                         (u64) start_pfn << PAGE_SHIFT, (u64) (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
4987 #endif
4988         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4989                                   zones_size, zholes_size);
4990
4991         alloc_node_mem_map(pgdat);
4992 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4993         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4994                 nid, (unsigned long)pgdat,
4995                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4996 #endif
4997
4998         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4999                             zones_size, zholes_size);
5000 }
5001
5002 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5003
5004 #if MAX_NUMNODES > 1
5005 /*
5006  * Figure out the number of possible node ids.
5007  */
5008 void __init setup_nr_node_ids(void)
5009 {
5010         unsigned int node;
5011         unsigned int highest = 0;
5012
5013         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
5014                 highest = node;
5015         nr_node_ids = highest + 1;
5016 }
5017 #endif
5018
5019 /**
5020  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5021  *
5022  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5023  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5024  * all the nodes.
5025  *
5026  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5027  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5028  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5029  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5030  *
5031  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5032  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5033  * populated node map.
5034  *
5035  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5036  * requirement (single node).
5037  */
5038 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5039 {
5040         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5041         unsigned long start, end, mask;
5042         int last_nid = -1;
5043         int i, nid;
5044
5045         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5046                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5047                         last_nid = nid;
5048                         last_end = end;
5049                         continue;
5050                 }
5051
5052                 /*
5053                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5054                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5055                  * too coarse to separate the current node from the last.
5056                  */
5057                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5058                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5059                         mask <<= 1;
5060
5061                 /* accumulate all internode masks */
5062                 accl_mask |= mask;
5063         }
5064
5065         /* convert mask to number of pages */
5066         return ~accl_mask + 1;
5067 }
5068
5069 /* Find the lowest pfn for a node */
5070 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5071 {
5072         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5073         unsigned long start_pfn;
5074         int i;
5075
5076         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5077                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5078
5079         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5080                 printk(KERN_WARNING
5081                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5082                 return 0;
5083         }
5084
5085         return min_pfn;
5086 }
5087
5088 /**
5089  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5090  *
5091  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5092  * memblock_set_node().
5093  */
5094 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5095 {
5096         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5097 }
5098
5099 /*
5100  * early_calculate_totalpages()
5101  * Sum pages in active regions for movable zone.
5102  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5103  */
5104 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5105 {
5106         unsigned long totalpages = 0;
5107         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5108         int i, nid;
5109
5110         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5111                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5112
5113                 totalpages += pages;
5114                 if (pages)
5115                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5116         }
5117         return totalpages;
5118 }
5119
5120 /*
5121  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5122  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5123  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5124  * others
5125  */
5126 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5127 {
5128         int i, nid;
5129         unsigned long usable_startpfn;
5130         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5131         /* save the state before borrow the nodemask */
5132         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5133         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5134         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5135         struct memblock_region *r;
5136
5137         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5138         find_usable_zone_for_movable();
5139
5140         /*
5141          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5142          * options.
5143          */
5144         if (movable_node_is_enabled()) {
5145                 for_each_memblock(memory, r) {
5146                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5147                                 continue;
5148
5149                         nid = r->nid;
5150
5151                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5152                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5153                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5154                                 usable_startpfn;
5155                 }
5156
5157                 goto out2;
5158         }
5159
5160         /*
5161          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5162          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5163          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5164          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5165          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5166          * what movablecore would have allowed.
5167          */
5168         if (required_movablecore) {
5169                 unsigned long corepages;
5170
5171                 /*
5172                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5173                  * was requested by the user
5174                  */
5175                 required_movablecore =
5176                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5177                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5178
5179                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5180         }
5181
5182         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5183         if (!required_kernelcore)
5184                 goto out;
5185
5186         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5187         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5188
5189 restart:
5190         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5191         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5192         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5193                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5194
5195                 /*
5196                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5197                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5198                  * amount of memory for the kernel
5199                  */
5200                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5201                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5202
5203                 /*
5204                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5205                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5206                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5207                  */
5208                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5209
5210                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5211                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5212                         unsigned long size_pages;
5213
5214                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5215                         if (start_pfn >= end_pfn)
5216                                 continue;
5217
5218                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5219                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5220                                 unsigned long kernel_pages;
5221                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5222                                                                 - start_pfn;
5223
5224                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5225                                                         kernelcore_remaining);
5226                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5227                                                         required_kernelcore);
5228
5229                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5230                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5231
5232                                         /*
5233                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5234                                          * that if we have to rebalance
5235                                          * kernelcore across nodes, we will
5236                                          * not double account here
5237                                          */
5238                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5239                                         continue;
5240                                 }
5241                                 start_pfn = usable_startpfn;
5242                         }
5243
5244                         /*
5245                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5246                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5247                          * number of pages used as kernelcore
5248                          */
5249                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5250                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5251                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5252                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5253
5254                         /*
5255                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5256                          * break if the kernelcore for this node has been
5257                          * satisfied
5258                          */
5259                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5260                                                                 size_pages);
5261                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5262                         if (!kernelcore_remaining)
5263                                 break;
5264                 }
5265         }
5266
5267         /*
5268          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5269          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5270          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5271          * satisfied
5272          */
5273         usable_nodes--;
5274         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5275                 goto restart;
5276
5277 out2:
5278         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5279         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5280                 zone_movable_pfn[nid] =
5281                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5282
5283 out:
5284         /* restore the node_state */
5285         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5286 }
5287
5288 /* Any regular or high memory on that node ? */
5289 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5290 {
5291         enum zone_type zone_type;
5292
5293         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5294                 return;
5295
5296         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5297                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5298                 if (populated_zone(zone)) {
5299                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5300                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5301                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5302                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5303                         break;
5304                 }
5305         }
5306 }
5307
5308 /**
5309  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5310  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5311  *
5312  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5313  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5314  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5315  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5316  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5317  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5318  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5319  * at arch_max_dma_pfn.
5320  */
5321 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5322 {
5323         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5324         int i, nid;
5325
5326         /* Record where the zone boundaries are */
5327         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5328                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5329         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5330                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5331         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5332         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5333         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5334                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5335                         continue;
5336                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5337                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5338                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5339                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5340         }
5341         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5342         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5343
5344         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5345         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5346         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5347
5348         /* Print out the zone ranges */
5349         printk("Zone ranges:\n");
5350         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5351                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5352                         continue;
5353                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5354                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5355                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5356                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5357                 else
5358                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5359                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5360                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5361                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5362         }
5363
5364         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5365         printk("Movable zone start for each node\n");
5366         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5367                 if (zone_movable_pfn[i])
5368                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5369                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5370         }
5371
5372         /* Print out the early node map */
5373         printk("Early memory node ranges\n");
5374         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5375                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5376                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5377
5378         /* Initialise every node */
5379         mminit_verify_pageflags_layout();
5380         setup_nr_node_ids();
5381         for_each_online_node(nid) {
5382                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5383                 free_area_init_node(nid, NULL,
5384                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5385
5386                 /* Any memory on that node */
5387                 if (pgdat->node_present_pages)
5388                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5389                 check_for_memory(pgdat, nid);
5390         }
5391 }
5392
5393 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5394 {
5395         unsigned long long coremem;
5396         if (!p)
5397                 return -EINVAL;
5398
5399         coremem = memparse(p, &p);
5400         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5401
5402         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5403         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5404
5405         return 0;
5406 }
5407
5408 /*
5409  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5410  * cannot be reclaimed or migrated.
5411  */
5412 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5413 {
5414         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5415 }
5416
5417 /*
5418  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5419  * can be reclaimed or migrated.
5420  */
5421 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5422 {
5423         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5424 }
5425
5426 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5427 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5428
5429 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5430
5431 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5432 {
5433         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5434         page_zone(page)->managed_pages += count;
5435         totalram_pages += count;
5436 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5437         if (PageHighMem(page))
5438                 totalhigh_pages += count;
5439 #endif
5440         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5441 }
5442 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5443
5444 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5445 {
5446         void *pos;
5447         unsigned long pages = 0;
5448
5449         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5450         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5451         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5452                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5453                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5454                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5455         }
5456
5457         if (pages && s)
5458                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5459                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5460
5461         return pages;
5462 }
5463 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5464
5465 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5466 void free_highmem_page(struct page *page)
5467 {
5468         __free_reserved_page(page);
5469         totalram_pages++;
5470         page_zone(page)->managed_pages++;
5471         totalhigh_pages++;
5472 }
5473 #endif
5474
5475
5476 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5477 {
5478         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5479         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5480
5481         physpages = get_num_physpages();
5482         codesize = _etext - _stext;
5483         datasize = _edata - _sdata;
5484         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5485         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5486         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5487         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5488
5489         /*
5490          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5491          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5492          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5493          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5494          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5495          */
5496 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5497         do { \
5498                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5499                         size -= adj; \
5500         } while (0)
5501
5502         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5503                      _sinittext, init_code_size);
5504         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5505         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5506         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5507         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5508
5509 #undef  adj_init_size
5510
5511         printk("Memory: %luK/%luK available "
5512                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5513                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5514 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5515                ", %luK highmem"
5516 #endif
5517                "%s%s)\n",
5518                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5519                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5520                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5521                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5522 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5523                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5524 #endif
5525                str ? ", " : "", str ? str : "");
5526 }
5527
5528 /**
5529  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5530  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5531  *
5532  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5533  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5534  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5535  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5536  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5537  * smaller per-cpu batchsize.
5538  */
5539 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5540 {
5541         dma_reserve = new_dma_reserve;
5542 }
5543
5544 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5545 {
5546         free_area_init_node(0, zones_size,
5547                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5548 }
5549
5550 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5551                                  unsigned long action, void *hcpu)
5552 {
5553         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5554
5555         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5556                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5557                 drain_pages(cpu);
5558
5559                 /*
5560                  * Spill the event counters of the dead processor
5561                  * into the current processors event counters.
5562                  * This artificially elevates the count of the current
5563                  * processor.
5564                  */
5565                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5566
5567                 /*
5568                  * Zero the differential counters of the dead processor
5569                  * so that the vm statistics are consistent.
5570                  *
5571                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5572                  * race with what we are doing.
5573                  */
5574                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5575         }
5576         return NOTIFY_OK;
5577 }
5578
5579 void __init page_alloc_init(void)
5580 {
5581         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5582 }
5583
5584 /*
5585  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5586  *      or min_free_kbytes changes.
5587  */
5588 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5589 {
5590         struct pglist_data *pgdat;
5591         unsigned long reserve_pages = 0;
5592         enum zone_type i, j;
5593
5594         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5595                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5596                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5597                         long max = 0;
5598
5599                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5600                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5601                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5602                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5603                         }
5604
5605                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5606                         max += high_wmark_pages(zone);
5607
5608                         if (max > zone->managed_pages)
5609                                 max = zone->managed_pages;
5610                         reserve_pages += max;
5611                         /*
5612                          * Lowmem reserves are not available to
5613                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5614                          * kswapd tries to balance zones to their high
5615                          * watermark.  As a result, neither should be
5616                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5617                          * situation where reclaim has to clean pages
5618                          * in order to balance the zones.
5619                          */
5620                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5621                 }
5622         }
5623         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5624         totalreserve_pages = reserve_pages;
5625 }
5626
5627 /*
5628  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5629  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5630  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5631  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5632  */
5633 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5634 {
5635         struct pglist_data *pgdat;
5636         enum zone_type j, idx;
5637
5638         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5639                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5640                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5641                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5642
5643                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5644
5645                         idx = j;
5646                         while (idx) {
5647                                 struct zone *lower_zone;
5648
5649                                 idx--;
5650
5651                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5652                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5653
5654                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5655                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5656                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5657                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5658                         }
5659                 }
5660         }
5661
5662         /* update totalreserve_pages */
5663         calculate_totalreserve_pages();
5664 }
5665
5666 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5667 {
5668         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5669         unsigned long pages_low = extra_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5670         unsigned long lowmem_pages = 0;
5671         struct zone *zone;
5672         unsigned long flags;
5673
5674         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5675         for_each_zone(zone) {
5676                 if (!is_highmem(zone))
5677                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5678         }
5679
5680         for_each_zone(zone) {
5681                 u64 min, low;
5682
5683                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5684                 min = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5685                 do_div(min, lowmem_pages);
5686                 low = (u64)pages_low * zone->managed_pages;
5687                 do_div(low, vm_total_pages);
5688
5689                 if (is_highmem(zone)) {
5690                         /*
5691                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5692                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5693                          * value here.
5694                          *
5695                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5696                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5697                          * not be capped for highmem.
5698                          */
5699                         unsigned long min_pages;
5700
5701                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5702                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5703                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5704                 } else {
5705                         /*
5706                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5707                          * proportionate to the zone's size.
5708                          */
5709                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min;
5710                 }
5711
5712                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) +
5713                                         low + (min >> 2);
5714                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) +
5715                                         low + (min >> 1);
5716
5717                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5718                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
5719                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
5720
5721                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5722                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5723         }
5724
5725         /* update totalreserve_pages */
5726         calculate_totalreserve_pages();
5727 }
5728
5729 /**
5730  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5731  * or when memory is hot-{added|removed}
5732  *
5733  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5734  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5735  */
5736 void setup_per_zone_wmarks(void)
5737 {
5738         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5739         __setup_per_zone_wmarks();
5740         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5741 }
5742
5743 /*
5744  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5745  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5746  * to be referenced again before it is swapped out.
5747  *
5748  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5749  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5750  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5751  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5752  *
5753  * total     target    max
5754  * memory    ratio     inactive anon
5755  * -------------------------------------
5756  *   10MB       1         5MB
5757  *  100MB       1        50MB
5758  *    1GB       3       250MB
5759  *   10GB      10       0.9GB
5760  *  100GB      31         3GB
5761  *    1TB     101        10GB
5762  *   10TB     320        32GB
5763  */
5764 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5765 {
5766         unsigned int gb, ratio;
5767
5768         /* Zone size in gigabytes */
5769         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5770         if (gb)
5771                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5772         else
5773                 ratio = 1;
5774
5775         zone->inactive_ratio = ratio;
5776 }
5777
5778 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5779 {
5780         struct zone *zone;
5781
5782         for_each_zone(zone)
5783                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5784 }
5785
5786 /*
5787  * Initialise min_free_kbytes.
5788  *
5789  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5790  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5791  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5792  *
5793  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5794  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5795  *
5796  * which yields
5797  *
5798  * 16MB:        512k
5799  * 32MB:        724k
5800  * 64MB:        1024k
5801  * 128MB:       1448k
5802  * 256MB:       2048k
5803  * 512MB:       2896k
5804  * 1024MB:      4096k
5805  * 2048MB:      5792k
5806  * 4096MB:      8192k
5807  * 8192MB:      11584k
5808  * 16384MB:     16384k
5809  */
5810 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5811 {
5812         unsigned long lowmem_kbytes;
5813         int new_min_free_kbytes;
5814
5815         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5816         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5817
5818         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5819                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5820                 if (min_free_kbytes < 128)
5821                         min_free_kbytes = 128;
5822                 if (min_free_kbytes > 65536)
5823                         min_free_kbytes = 65536;
5824         } else {
5825                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5826                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5827         }
5828         setup_per_zone_wmarks();
5829         refresh_zone_stat_thresholds();
5830         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5831         setup_per_zone_inactive_ratio();
5832         return 0;
5833 }
5834 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5835
5836 /*
5837  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5838  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5839  *      or extra_free_kbytes changes.
5840  */
5841 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5842         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5843 {
5844         int rc;
5845
5846         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5847         if (rc)
5848                 return rc;
5849
5850         if (write) {
5851                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5852                 setup_per_zone_wmarks();
5853         }
5854         return 0;
5855 }
5856
5857 #ifdef CONFIG_NUMA
5858 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5859         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5860 {
5861         struct zone *zone;
5862         int rc;
5863
5864         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5865         if (rc)
5866                 return rc;
5867
5868         for_each_zone(zone)
5869                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5870                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5871         return 0;
5872 }
5873
5874 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5875         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5876 {
5877         struct zone *zone;
5878         int rc;
5879
5880         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5881         if (rc)
5882                 return rc;
5883
5884         for_each_zone(zone)
5885                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5886                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5887         return 0;
5888 }
5889 #endif
5890
5891 /*
5892  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5893  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5894  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5895  *
5896  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5897  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5898  * if in function of the boot time zone sizes.
5899  */
5900 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5901         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5902 {
5903         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5904         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5905         return 0;
5906 }
5907
5908 /*
5909  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5910  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5911  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5912  */
5913 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
5914         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5915 {
5916         struct zone *zone;
5917         int old_percpu_pagelist_fraction;
5918         int ret;
5919
5920         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5921         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
5922
5923         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5924         if (!write || ret < 0)
5925                 goto out;
5926
5927         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
5928         if (percpu_pagelist_fraction &&
5929             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
5930                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
5931                 ret = -EINVAL;
5932                 goto out;
5933         }
5934
5935         /* No change? */
5936         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
5937                 goto out;
5938
5939         for_each_populated_zone(zone) {
5940                 unsigned int cpu;
5941
5942                 for_each_possible_cpu(cpu)
5943                         pageset_set_high_and_batch(zone,
5944                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
5945         }
5946 out:
5947         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5948         return ret;
5949 }
5950
5951 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5952
5953 #ifdef CONFIG_NUMA
5954 static int __init set_hashdist(char *str)
5955 {
5956         if (!str)
5957                 return 0;
5958         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5959         return 1;
5960 }
5961 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5962 #endif
5963
5964 /*
5965  * allocate a large system hash table from bootmem
5966  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5967  *   quantity of entries
5968  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5969  */
5970 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5971                                      unsigned long bucketsize,
5972                                      unsigned long numentries,
5973                                      int scale,
5974                                      int flags,
5975                                      unsigned int *_hash_shift,
5976                                      unsigned int *_hash_mask,
5977                                      unsigned long low_limit,
5978                                      unsigned long high_limit)
5979 {
5980         unsigned long long max = high_limit;
5981         unsigned long log2qty, size;
5982         void *table = NULL;
5983
5984         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5985         if (!numentries) {
5986                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5987                 numentries = nr_kernel_pages;
5988
5989                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5990                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5991                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5992
5993                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5994                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5995                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5996                 else
5997                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5998
5999                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6000                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6001                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6002                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6003                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6004                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6005                                 BUG_ON(!numentries);
6006                         }
6007                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6008                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6009         }
6010         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6011
6012         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6013         if (max == 0) {
6014                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6015                 do_div(max, bucketsize);
6016         }
6017         max = min(max, 0x80000000ULL);
6018
6019         if (numentries < low_limit)
6020                 numentries = low_limit;
6021         if (numentries > max)
6022                 numentries = max;
6023
6024         log2qty = ilog2(numentries);
6025
6026         do {
6027                 size = bucketsize << log2qty;
6028                 if (flags & HASH_EARLY)
6029                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6030                 else if (hashdist)
6031                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6032                 else {
6033                         /*
6034                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6035                          * some pages at the end of hash table which
6036                          * alloc_pages_exact() automatically does
6037                          */
6038                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6039                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6040                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6041                         }
6042                 }
6043         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6044
6045         if (!table)
6046                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6047
6048         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6049                tablename,
6050                (1UL << log2qty),
6051                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6052                size);
6053
6054         if (_hash_shift)
6055                 *_hash_shift = log2qty;
6056         if (_hash_mask)
6057                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6058
6059         return table;
6060 }
6061
6062 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6063 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6064                                                         unsigned long pfn)
6065 {
6066 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6067         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6068 #else
6069         return zone->pageblock_flags;
6070 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6071 }
6072
6073 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6074 {
6075 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6076         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6077         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6078 #else
6079         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6080         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6081 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6082 }
6083
6084 /**
6085  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6086  * @page: The page within the block of interest
6087  * @pfn: The target page frame number
6088  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6089  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6090  *
6091  * Return: pageblock_bits flags
6092  */
6093 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6094                                         unsigned long end_bitidx,
6095                                         unsigned long mask)
6096 {
6097         struct zone *zone;
6098         unsigned long *bitmap;
6099         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6100         unsigned long word;
6101
6102         zone = page_zone(page);
6103         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6104         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6105         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6106         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6107
6108         word = bitmap[word_bitidx];
6109         bitidx += end_bitidx;
6110         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6111 }
6112
6113 /**
6114  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6115  * @page: The page within the block of interest
6116  * @flags: The flags to set
6117  * @pfn: The target page frame number
6118  * @end_bitidx: The last bit of interest
6119  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6120  */
6121 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6122                                         unsigned long pfn,
6123                                         unsigned long end_bitidx,
6124                                         unsigned long mask)
6125 {
6126         struct zone *zone;
6127         unsigned long *bitmap;
6128         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6129         unsigned long old_word, word;
6130
6131         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6132
6133         zone = page_zone(page);
6134         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6135         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6136         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6137         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6138
6139         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6140
6141         bitidx += end_bitidx;
6142         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6143         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6144
6145         word = ACCESS_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6146         for (;;) {
6147                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6148                 if (word == old_word)
6149                         break;
6150                 word = old_word;
6151         }
6152 }
6153
6154 /*
6155  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6156  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6157  *
6158  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6159  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6160  * expect this function should be exact.
6161  */
6162 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6163                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6164 {
6165         unsigned long pfn, iter, found;
6166         int mt;
6167
6168         /*
6169          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6170          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6171          */
6172         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6173                 return false;
6174         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6175         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6176                 return false;
6177
6178         pfn = page_to_pfn(page);
6179         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6180                 unsigned long check = pfn + iter;
6181
6182                 if (!pfn_valid_within(check))
6183                         continue;
6184
6185                 page = pfn_to_page(check);
6186
6187                 /*
6188                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6189                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6190                  * handle each tail page individually in migration.
6191                  */
6192                 if (PageHuge(page)) {
6193                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6194                         continue;
6195                 }
6196
6197                 /*
6198                  * We can't use page_count without pin a page
6199                  * because another CPU can free compound page.
6200                  * This check already skips compound tails of THP
6201                  * because their page->_count is zero at all time.
6202                  */
6203                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6204                         if (PageBuddy(page))
6205                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6206                         continue;
6207                 }
6208
6209                 /*
6210                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6211                  * page_count() is not 0.
6212                  */
6213                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6214                         continue;
6215
6216                 if (!PageLRU(page))
6217                         found++;
6218                 /*
6219                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6220                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6221                  * and it still to be fixed.
6222                  */
6223                 /*
6224                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6225                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6226                  *
6227                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6228                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6229                  * page at boot.
6230                  */
6231                 if (found > count)
6232                         return true;
6233         }
6234         return false;
6235 }
6236
6237 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6238 {
6239         struct zone *zone;
6240         unsigned long pfn;
6241
6242         /*
6243          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6244          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6245          * the zone but still within the section.
6246          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6247          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6248          */
6249         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6250                 return false;
6251
6252         zone = page_zone(page);
6253         pfn = page_to_pfn(page);
6254         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6255                 return false;
6256
6257         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6258 }
6259
6260 #ifdef CONFIG_CMA
6261
6262 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6263 {
6264         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6265                              pageblock_nr_pages) - 1);
6266 }
6267
6268 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6269 {
6270         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6271                                 pageblock_nr_pages));
6272 }
6273
6274 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6275 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6276                                         unsigned long start, unsigned long end)
6277 {
6278         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6279         unsigned long nr_reclaimed;
6280         unsigned long pfn = start;
6281         unsigned int tries = 0;
6282         int ret = 0;
6283
6284         migrate_prep();
6285
6286         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6287                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6288                         ret = -EINTR;
6289                         break;
6290                 }
6291
6292                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6293                         cc->nr_migratepages = 0;
6294                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6295                         if (!pfn) {
6296                                 ret = -EINTR;
6297                                 break;
6298                         }
6299                         tries = 0;
6300                 } else if (++tries == 5) {
6301                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6302                         break;
6303                 }
6304
6305                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6306                                                         &cc->migratepages);
6307                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6308
6309                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6310                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6311         }
6312         if (ret < 0) {
6313                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6314                 return ret;
6315         }
6316         return 0;
6317 }
6318
6319 /**
6320  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6321  * @start:      start PFN to allocate
6322  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6323  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6324  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6325  *                      in range must have the same migratetype and it must
6326  *                      be either of the two.
6327  *
6328  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6329  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6330  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6331  * pages fall in.
6332  *
6333  * The PFN range must belong to a single zone.
6334  *
6335  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6336  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6337  * need to be freed with free_contig_range().
6338  */
6339 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6340                        unsigned migratetype)
6341 {
6342         unsigned long outer_start, outer_end;
6343         int ret = 0, order;
6344
6345         struct compact_control cc = {
6346                 .nr_migratepages = 0,
6347                 .order = -1,
6348                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6349                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6350                 .ignore_skip_hint = true,
6351         };
6352         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6353
6354         /*
6355          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6356          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6357          * have different sizes, and due to the way page allocator
6358          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6359          * that page allocator won't try to merge buddies from
6360          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6361          * other migration type.
6362          *
6363          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6364          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6365          * we are interested in).  This will put all the pages in
6366          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6367          *
6368          * When this is done, we take the pages in range from page
6369          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6370          * page allocator will never consider using them.
6371          *
6372          * This lets us mark the pageblocks back as
6373          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6374          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6375          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6376          */
6377
6378         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6379                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6380                                        false);
6381         if (ret)
6382                 return ret;
6383
6384         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6385         if (ret)
6386                 goto done;
6387
6388         /*
6389          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6390          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6391          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6392          * What we are going to do is to allocate all pages from
6393          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6394          *
6395          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6396          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6397          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6398          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6399          * once this is done free the pages we are not interested in.
6400          *
6401          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6402          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6403          */
6404
6405         lru_add_drain_all();
6406         drain_all_pages();
6407
6408         order = 0;
6409         outer_start = start;
6410         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6411                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6412                         ret = -EBUSY;
6413                         goto done;
6414                 }
6415                 outer_start &= ~0UL << order;
6416         }
6417
6418         /* Make sure the range is really isolated. */
6419         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6420                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6421                         __func__, outer_start, end);
6422                 ret = -EBUSY;
6423                 goto done;
6424         }
6425
6426         /* Grab isolated pages from freelists. */
6427         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6428         if (!outer_end) {
6429                 ret = -EBUSY;
6430                 goto done;
6431         }
6432
6433         /* Free head and tail (if any) */
6434         if (start != outer_start)
6435                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6436         if (end != outer_end)
6437                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6438
6439 done:
6440         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6441                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6442         return ret;
6443 }
6444
6445 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6446 {
6447         unsigned int count = 0;
6448
6449         for (; nr_pages--; pfn++) {
6450                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6451
6452                 count += page_count(page) != 1;
6453                 __free_page(page);
6454         }
6455         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6456 }
6457 #endif
6458
6459 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6460 /*
6461  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6462  * page high values need to be recalulated.
6463  */
6464 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6465 {
6466         unsigned cpu;
6467         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6468         for_each_possible_cpu(cpu)
6469                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6470                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6471         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6472 }
6473 #endif
6474
6475 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6476 {
6477         unsigned long flags;
6478         int cpu;
6479         struct per_cpu_pageset *pset;
6480
6481         /* avoid races with drain_pages()  */
6482         local_irq_save(flags);
6483         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6484                 for_each_online_cpu(cpu) {
6485                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6486                         drain_zonestat(zone, pset);
6487                 }
6488                 free_percpu(zone->pageset);
6489                 zone->pageset = &boot_pageset;
6490         }
6491         local_irq_restore(flags);
6492 }
6493
6494 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6495 /*
6496  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6497  */
6498 void
6499 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6500 {
6501         struct page *page;
6502         struct zone *zone;
6503         unsigned int order, i;
6504         unsigned long pfn;
6505         unsigned long flags;
6506         /* find the first valid pfn */
6507         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6508                 if (pfn_valid(pfn))
6509                         break;
6510         if (pfn == end_pfn)
6511                 return;
6512         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6513         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6514         pfn = start_pfn;
6515         while (pfn < end_pfn) {
6516                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6517                         pfn++;
6518                         continue;
6519                 }
6520                 page = pfn_to_page(pfn);
6521                 /*
6522                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6523                  * page_count() is not 0.
6524                  */
6525                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6526                         pfn++;
6527                         SetPageReserved(page);
6528                         continue;
6529                 }
6530
6531                 BUG_ON(page_count(page));
6532                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6533                 order = page_order(page);
6534 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6535                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6536                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6537 #endif
6538                 list_del(&page->lru);
6539                 rmv_page_order(page);
6540                 zone->free_area[order].nr_free--;
6541                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6542                         SetPageReserved((page+i));
6543                 pfn += (1 << order);
6544         }
6545         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6546 }
6547 #endif
6548
6549 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6550 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6551 {
6552         struct zone *zone = page_zone(page);
6553         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6554         unsigned long flags;
6555         unsigned int order;
6556
6557         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6558         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6559                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6560
6561                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6562                         break;
6563         }
6564         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6565
6566         return order < MAX_ORDER;
6567 }
6568 #endif