eaaef2a094249d1e7f68ff249bdb840365e5ae91
[linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/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/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63
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
71 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
72 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
73 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
74 #endif
75
76 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
77 /*
78  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
79  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
80  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
81  * defined in <linux/topology.h>.
82  */
83 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
84 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
85 #endif
86
87 /*
88  * Array of node states.
89  */
90 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
91         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
92         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
93 #ifndef CONFIG_NUMA
94         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
96         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #endif
98 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
99         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
100 #endif
101         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif  /* NUMA */
103 };
104 EXPORT_SYMBOL(node_states);
105
106 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
107 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
108 /*
109  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
110  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
111  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
112  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
113  */
114 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
115
116 int percpu_pagelist_fraction;
117 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
118
119 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
120 /*
121  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
122  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
123  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
124  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
125  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
126  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
127  */
128
129 static gfp_t saved_gfp_mask;
130
131 void pm_restore_gfp_mask(void)
132 {
133         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
134         if (saved_gfp_mask) {
135                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
136                 saved_gfp_mask = 0;
137         }
138 }
139
140 void pm_restrict_gfp_mask(void)
141 {
142         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
143         WARN_ON(saved_gfp_mask);
144         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
145         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
146 }
147
148 bool pm_suspended_storage(void)
149 {
150         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
151                 return false;
152         return true;
153 }
154 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
155
156 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
157 int pageblock_order __read_mostly;
158 #endif
159
160 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
161
162 /*
163  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
164  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
165  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
166  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
167  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
168  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
169  *
170  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
171  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
172  */
173 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
174 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
175          256,
176 #endif
177 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
178          256,
179 #endif
180 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
181          32,
182 #endif
183          32,
184 };
185
186 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
187
188 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
189 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
190          "DMA",
191 #endif
192 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
193          "DMA32",
194 #endif
195          "Normal",
196 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
197          "HighMem",
198 #endif
199          "Movable",
200 };
201
202 int min_free_kbytes = 1024;
203
204 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
205 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
206 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
207
208 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
209 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
210 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
211 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
212 static unsigned long __initdata required_movablecore;
213 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
214
215 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
216 int movable_zone;
217 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
218 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
219
220 #if MAX_NUMNODES > 1
221 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
222 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
223 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
224 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
225 #endif
226
227 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
228
229 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
230 {
231
232         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
233                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
234
235         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
236                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
237 }
238
239 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
240
241 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
242 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
243 {
244         int ret = 0;
245         unsigned seq;
246         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
247         unsigned long sp, start_pfn;
248
249         do {
250                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
251                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
252                 sp = zone->spanned_pages;
253                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
254                         ret = 1;
255         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
256
257         if (ret)
258                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
259                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
260
261         return ret;
262 }
263
264 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
265 {
266         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
267                 return 0;
268         if (zone != page_zone(page))
269                 return 0;
270
271         return 1;
272 }
273 /*
274  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
275  */
276 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
277 {
278         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
279                 return 1;
280         if (!page_is_consistent(zone, page))
281                 return 1;
282
283         return 0;
284 }
285 #else
286 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
287 {
288         return 0;
289 }
290 #endif
291
292 static void bad_page(struct page *page)
293 {
294         static unsigned long resume;
295         static unsigned long nr_shown;
296         static unsigned long nr_unshown;
297
298         /* Don't complain about poisoned pages */
299         if (PageHWPoison(page)) {
300                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
301                 return;
302         }
303
304         /*
305          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
306          * or allow a steady drip of one report per second.
307          */
308         if (nr_shown == 60) {
309                 if (time_before(jiffies, resume)) {
310                         nr_unshown++;
311                         goto out;
312                 }
313                 if (nr_unshown) {
314                         printk(KERN_ALERT
315                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
316                                 nr_unshown);
317                         nr_unshown = 0;
318                 }
319                 nr_shown = 0;
320         }
321         if (nr_shown++ == 0)
322                 resume = jiffies + 60 * HZ;
323
324         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
325                 current->comm, page_to_pfn(page));
326         dump_page(page);
327
328         print_modules();
329         dump_stack();
330 out:
331         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
332         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
333         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
334 }
335
336 /*
337  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
338  *
339  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
340  *
341  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
342  *
343  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
344  * pointing at the head page.
345  *
346  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
347  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
348  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
349  */
350
351 static void free_compound_page(struct page *page)
352 {
353         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
354 }
355
356 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
357 {
358         int i;
359         int nr_pages = 1 << order;
360
361         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
362         set_compound_order(page, order);
363         __SetPageHead(page);
364         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
365                 struct page *p = page + i;
366                 __SetPageTail(p);
367                 set_page_count(p, 0);
368                 p->first_page = page;
369         }
370 }
371
372 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
373 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
374 {
375         int i;
376         int nr_pages = 1 << order;
377         int bad = 0;
378
379         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
380                 bad_page(page);
381                 bad++;
382         }
383
384         __ClearPageHead(page);
385
386         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
387                 struct page *p = page + i;
388
389                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
390                         bad_page(page);
391                         bad++;
392                 }
393                 __ClearPageTail(p);
394         }
395
396         return bad;
397 }
398
399 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
400 {
401         int i;
402
403         /*
404          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
405          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
406          */
407         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
408         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
409                 clear_highpage(page + i);
410 }
411
412 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
413 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
414
415 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
416 {
417         unsigned long res;
418
419         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
420                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
421                 return 0;
422         }
423         _debug_guardpage_minorder = res;
424         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
425         return 0;
426 }
427 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
428
429 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
430 {
431         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
432 }
433
434 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
435 {
436         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
437 }
438 #else
439 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
441 #endif
442
443 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
444 {
445         set_page_private(page, order);
446         __SetPageBuddy(page);
447 }
448
449 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
450 {
451         __ClearPageBuddy(page);
452         set_page_private(page, 0);
453 }
454
455 /*
456  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
457  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
458  *
459  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
460  * the following equation:
461  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
462  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
463  * 1 buddy is #10:
464  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
465  *
466  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
467  * satisfies the following equation:
468  *     P = B & ~(1 << O)
469  *
470  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
471  */
472 static inline unsigned long
473 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
474 {
475         return page_idx ^ (1 << order);
476 }
477
478 /*
479  * This function checks whether a page is free && is the buddy
480  * we can do coalesce a page and its buddy if
481  * (a) the buddy is not in a hole &&
482  * (b) the buddy is in the buddy system &&
483  * (c) a page and its buddy have the same order &&
484  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
485  *
486  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
487  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
488  *
489  * For recording page's order, we use page_private(page).
490  */
491 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
492                                                                 int order)
493 {
494         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
495                 return 0;
496
497         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
498                 return 0;
499
500         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
501                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
502                 return 1;
503         }
504
505         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
506                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
507                 return 1;
508         }
509         return 0;
510 }
511
512 /*
513  * Freeing function for a buddy system allocator.
514  *
515  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
516  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
517  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
518  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
519  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
520  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
521  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
522  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
523  * parts of the VM system.
524  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
525  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
526  * order is recorded in page_private(page) field.
527  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
528  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
529  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
530  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
531  * triggers coalescing into a block of larger size.
532  *
533  * -- nyc
534  */
535
536 static inline void __free_one_page(struct page *page,
537                 struct zone *zone, unsigned int order,
538                 int migratetype)
539 {
540         unsigned long page_idx;
541         unsigned long combined_idx;
542         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
543         struct page *buddy;
544
545         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
546
547         if (unlikely(PageCompound(page)))
548                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
549                         return;
550
551         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
552
553         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
554
555         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
556         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
557
558         while (order < MAX_ORDER-1) {
559                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
560                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
561                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
562                         break;
563                 /*
564                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
565                  * merge with it and move up one order.
566                  */
567                 if (page_is_guard(buddy)) {
568                         clear_page_guard_flag(buddy);
569                         set_page_private(page, 0);
570                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
571                                                   migratetype);
572                 } else {
573                         list_del(&buddy->lru);
574                         zone->free_area[order].nr_free--;
575                         rmv_page_order(buddy);
576                 }
577                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
578                 page = page + (combined_idx - page_idx);
579                 page_idx = combined_idx;
580                 order++;
581         }
582         set_page_order(page, order);
583
584         /*
585          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
586          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
587          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
588          * that is happening, add the free page to the tail of the list
589          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
590          * as a higher order page
591          */
592         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
593                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
594                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
595                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
596                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
597                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
598                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
599                         list_add_tail(&page->lru,
600                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
601                         goto out;
602                 }
603         }
604
605         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
606 out:
607         zone->free_area[order].nr_free++;
608 }
609
610 static inline int free_pages_check(struct page *page)
611 {
612         if (unlikely(page_mapcount(page) |
613                 (page->mapping != NULL)  |
614                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
615                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
616                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
617                 bad_page(page);
618                 return 1;
619         }
620         page_nid_reset_last(page);
621         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
622                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
623         return 0;
624 }
625
626 /*
627  * Frees a number of pages from the PCP lists
628  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
629  * count is the number of pages to free.
630  *
631  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
632  * see if this freeing clears that state.
633  *
634  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
635  * pinned" detection logic.
636  */
637 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
638                                         struct per_cpu_pages *pcp)
639 {
640         int migratetype = 0;
641         int batch_free = 0;
642         int to_free = count;
643
644         spin_lock(&zone->lock);
645         zone->all_unreclaimable = 0;
646         zone->pages_scanned = 0;
647
648         while (to_free) {
649                 struct page *page;
650                 struct list_head *list;
651
652                 /*
653                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
654                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
655                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
656                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
657                  * lists
658                  */
659                 do {
660                         batch_free++;
661                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
662                                 migratetype = 0;
663                         list = &pcp->lists[migratetype];
664                 } while (list_empty(list));
665
666                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
667                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
668                         batch_free = to_free;
669
670                 do {
671                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
672
673                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
674                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
675                         list_del(&page->lru);
676                         mt = get_freepage_migratetype(page);
677                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
678                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
679                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
680                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
681                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
682                                 if (is_migrate_cma(mt))
683                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
684                         }
685                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
686         }
687         spin_unlock(&zone->lock);
688 }
689
690 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
691                                 int migratetype)
692 {
693         spin_lock(&zone->lock);
694         zone->all_unreclaimable = 0;
695         zone->pages_scanned = 0;
696
697         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
698         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
699                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
700         spin_unlock(&zone->lock);
701 }
702
703 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
704 {
705         int i;
706         int bad = 0;
707
708         trace_mm_page_free(page, order);
709         kmemcheck_free_shadow(page, order);
710
711         if (PageAnon(page))
712                 page->mapping = NULL;
713         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
714                 bad += free_pages_check(page + i);
715         if (bad)
716                 return false;
717
718         if (!PageHighMem(page)) {
719                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
720                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
721                                            PAGE_SIZE << order);
722         }
723         arch_free_page(page, order);
724         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
725
726         return true;
727 }
728
729 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
730 {
731         unsigned long flags;
732         int migratetype;
733
734         if (!free_pages_prepare(page, order))
735                 return;
736
737         local_irq_save(flags);
738         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
739         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
740         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
741         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
742         local_irq_restore(flags);
743 }
744
745 /*
746  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
747  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
748  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
749  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
750  * put_page_bootmem() to serialize writers.
751  */
752 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         unsigned int nr_pages = 1 << order;
755         unsigned int loop;
756
757         prefetchw(page);
758         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
759                 struct page *p = &page[loop];
760
761                 if (loop + 1 < nr_pages)
762                         prefetchw(p + 1);
763                 __ClearPageReserved(p);
764                 set_page_count(p, 0);
765         }
766
767         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
768         set_page_refcounted(page);
769         __free_pages(page, order);
770 }
771
772 #ifdef CONFIG_CMA
773 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
774 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
775 {
776         unsigned i = pageblock_nr_pages;
777         struct page *p = page;
778
779         do {
780                 __ClearPageReserved(p);
781                 set_page_count(p, 0);
782         } while (++p, --i);
783
784         set_page_refcounted(page);
785         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
786         __free_pages(page, pageblock_order);
787         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
788 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
789         if (PageHighMem(page))
790                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
791 #endif
792 }
793 #endif
794
795 /*
796  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
797  * Please do not alter this order without good reasons and regression
798  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
799  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
800  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
801  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
802  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
803  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
804  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
805  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
806  *
807  * -- nyc
808  */
809 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
810         int low, int high, struct free_area *area,
811         int migratetype)
812 {
813         unsigned long size = 1 << high;
814
815         while (high > low) {
816                 area--;
817                 high--;
818                 size >>= 1;
819                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
820
821 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
822                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
823                         /*
824                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
825                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
826                          * Corresponding page table entries will not be touched,
827                          * pages will stay not present in virtual address space
828                          */
829                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
830                         set_page_guard_flag(&page[size]);
831                         set_page_private(&page[size], high);
832                         /* Guard pages are not available for any usage */
833                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
834                                                   migratetype);
835                         continue;
836                 }
837 #endif
838                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
839                 area->nr_free++;
840                 set_page_order(&page[size], high);
841         }
842 }
843
844 /*
845  * This page is about to be returned from the page allocator
846  */
847 static inline int check_new_page(struct page *page)
848 {
849         if (unlikely(page_mapcount(page) |
850                 (page->mapping != NULL)  |
851                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
852                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
853                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
854                 bad_page(page);
855                 return 1;
856         }
857         return 0;
858 }
859
860 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
861 {
862         int i;
863
864         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
865                 struct page *p = page + i;
866                 if (unlikely(check_new_page(p)))
867                         return 1;
868         }
869
870         set_page_private(page, 0);
871         set_page_refcounted(page);
872
873         arch_alloc_page(page, order);
874         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
875
876         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
877                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
878
879         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
880                 prep_compound_page(page, order);
881
882         return 0;
883 }
884
885 /*
886  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
887  * the smallest available page from the freelists
888  */
889 static inline
890 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
891                                                 int migratetype)
892 {
893         unsigned int current_order;
894         struct free_area * area;
895         struct page *page;
896
897         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
898         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
899                 area = &(zone->free_area[current_order]);
900                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
901                         continue;
902
903                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
904                                                         struct page, lru);
905                 list_del(&page->lru);
906                 rmv_page_order(page);
907                 area->nr_free--;
908                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
909                 return page;
910         }
911
912         return NULL;
913 }
914
915
916 /*
917  * This array describes the order lists are fallen back to when
918  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
919  */
920 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
921         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
923 #ifdef CONFIG_CMA
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
925         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #else
927         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
928 #endif
929         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
930 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
931         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
932 #endif
933 };
934
935 /*
936  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
937  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
938  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
939  */
940 int move_freepages(struct zone *zone,
941                           struct page *start_page, struct page *end_page,
942                           int migratetype)
943 {
944         struct page *page;
945         unsigned long order;
946         int pages_moved = 0;
947
948 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
949         /*
950          * page_zone is not safe to call in this context when
951          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
952          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
953          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
954          * grouping pages by mobility
955          */
956         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
957 #endif
958
959         for (page = start_page; page <= end_page;) {
960                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
961                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
962
963                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
964                         page++;
965                         continue;
966                 }
967
968                 if (!PageBuddy(page)) {
969                         page++;
970                         continue;
971                 }
972
973                 order = page_order(page);
974                 list_move(&page->lru,
975                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
976                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
977                 page += 1 << order;
978                 pages_moved += 1 << order;
979         }
980
981         return pages_moved;
982 }
983
984 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
985                                 int migratetype)
986 {
987         unsigned long start_pfn, end_pfn;
988         struct page *start_page, *end_page;
989
990         start_pfn = page_to_pfn(page);
991         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
992         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
993         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
994         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
995
996         /* Do not cross zone boundaries */
997         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
998                 start_page = page;
999         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1000                 return 0;
1001
1002         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1003 }
1004
1005 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1006                                         int start_order, int migratetype)
1007 {
1008         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1009
1010         while (nr_pageblocks--) {
1011                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1012                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1013         }
1014 }
1015
1016 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1017 static inline struct page *
1018 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1019 {
1020         struct free_area * area;
1021         int current_order;
1022         struct page *page;
1023         int migratetype, i;
1024
1025         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1026         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1027                                                 --current_order) {
1028                 for (i = 0;; i++) {
1029                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1030
1031                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1032                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1033                                 break;
1034
1035                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1036                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1037                                 continue;
1038
1039                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1040                                         struct page, lru);
1041                         area->nr_free--;
1042
1043                         /*
1044                          * If breaking a large block of pages, move all free
1045                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1046                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1047                          * aggressive about taking ownership of free pages
1048                          *
1049                          * On the other hand, never change migration
1050                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1051                          * pages on different free lists. We don't
1052                          * want unmovable pages to be allocated from
1053                          * MIGRATE_CMA areas.
1054                          */
1055                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1056                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1057                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1058                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1059                                 int pages;
1060                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1061                                                                 start_migratetype);
1062
1063                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1064                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1065                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1066                                         set_pageblock_migratetype(page,
1067                                                                 start_migratetype);
1068
1069                                 migratetype = start_migratetype;
1070                         }
1071
1072                         /* Remove the page from the freelists */
1073                         list_del(&page->lru);
1074                         rmv_page_order(page);
1075
1076                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1077                         if (current_order >= pageblock_order &&
1078                             !is_migrate_cma(migratetype))
1079                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1080                                                         start_migratetype);
1081
1082                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1083                                is_migrate_cma(migratetype)
1084                              ? migratetype : start_migratetype);
1085
1086                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1087                                 start_migratetype, migratetype);
1088
1089                         return page;
1090                 }
1091         }
1092
1093         return NULL;
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1098  * Call me with the zone->lock already held.
1099  */
1100 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1101                                                 int migratetype)
1102 {
1103         struct page *page;
1104
1105 retry_reserve:
1106         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1107
1108         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1109                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1110
1111                 /*
1112                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1113                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1114                  * and we want just one call site
1115                  */
1116                 if (!page) {
1117                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1118                         goto retry_reserve;
1119                 }
1120         }
1121
1122         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1123         return page;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1128  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1129  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1130  */
1131 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1132                         unsigned long count, struct list_head *list,
1133                         int migratetype, int cold)
1134 {
1135         int mt = migratetype, i;
1136
1137         spin_lock(&zone->lock);
1138         for (i = 0; i < count; ++i) {
1139                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1140                 if (unlikely(page == NULL))
1141                         break;
1142
1143                 /*
1144                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1145                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1146                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1147                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1148                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1149                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1150                  * properly.
1151                  */
1152                 if (likely(cold == 0))
1153                         list_add(&page->lru, list);
1154                 else
1155                         list_add_tail(&page->lru, list);
1156                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1157                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1158                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1159                                 mt = migratetype;
1160                 }
1161                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1162                 list = &page->lru;
1163                 if (is_migrate_cma(mt))
1164                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1165                                               -(1 << order));
1166         }
1167         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1168         spin_unlock(&zone->lock);
1169         return i;
1170 }
1171
1172 #ifdef CONFIG_NUMA
1173 /*
1174  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1175  * currently executing processor on remote nodes after they have
1176  * expired.
1177  *
1178  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1179  * a single processor.
1180  */
1181 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1182 {
1183         unsigned long flags;
1184         int to_drain;
1185
1186         local_irq_save(flags);
1187         if (pcp->count >= pcp->batch)
1188                 to_drain = pcp->batch;
1189         else
1190                 to_drain = pcp->count;
1191         if (to_drain > 0) {
1192                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1193                 pcp->count -= to_drain;
1194         }
1195         local_irq_restore(flags);
1196 }
1197 #endif
1198
1199 /*
1200  * Drain pages of the indicated processor.
1201  *
1202  * The processor must either be the current processor and the
1203  * thread pinned to the current processor or a processor that
1204  * is not online.
1205  */
1206 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1207 {
1208         unsigned long flags;
1209         struct zone *zone;
1210
1211         for_each_populated_zone(zone) {
1212                 struct per_cpu_pageset *pset;
1213                 struct per_cpu_pages *pcp;
1214
1215                 local_irq_save(flags);
1216                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1217
1218                 pcp = &pset->pcp;
1219                 if (pcp->count) {
1220                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1221                         pcp->count = 0;
1222                 }
1223                 local_irq_restore(flags);
1224         }
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1229  */
1230 void drain_local_pages(void *arg)
1231 {
1232         drain_pages(smp_processor_id());
1233 }
1234
1235 /*
1236  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1237  *
1238  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1239  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1240  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1241  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1242  * before the call to on_each_cpu_mask().
1243  */
1244 void drain_all_pages(void)
1245 {
1246         int cpu;
1247         struct per_cpu_pageset *pcp;
1248         struct zone *zone;
1249
1250         /*
1251          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1252          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1253          */
1254         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1255
1256         /*
1257          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1258          * as offline notification will cause the notified
1259          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1260          * disables preemption as part of its processing
1261          */
1262         for_each_online_cpu(cpu) {
1263                 bool has_pcps = false;
1264                 for_each_populated_zone(zone) {
1265                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1266                         if (pcp->pcp.count) {
1267                                 has_pcps = true;
1268                                 break;
1269                         }
1270                 }
1271                 if (has_pcps)
1272                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1273                 else
1274                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1275         }
1276         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1277 }
1278
1279 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1280
1281 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1282 {
1283         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1284         unsigned long flags;
1285         int order, t;
1286         struct list_head *curr;
1287
1288         if (!zone->spanned_pages)
1289                 return;
1290
1291         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1292
1293         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1294         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1295                 if (pfn_valid(pfn)) {
1296                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1297
1298                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1299                                 swsusp_unset_page_free(page);
1300                 }
1301
1302         for_each_migratetype_order(order, t) {
1303                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1304                         unsigned long i;
1305
1306                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1307                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1308                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1309                 }
1310         }
1311         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1312 }
1313 #endif /* CONFIG_PM */
1314
1315 /*
1316  * Free a 0-order page
1317  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1318  */
1319 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1320 {
1321         struct zone *zone = page_zone(page);
1322         struct per_cpu_pages *pcp;
1323         unsigned long flags;
1324         int migratetype;
1325
1326         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1327                 return;
1328
1329         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1330         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1331         local_irq_save(flags);
1332         __count_vm_event(PGFREE);
1333
1334         /*
1335          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1336          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1337          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1338          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1339          * excessively into the page allocator
1340          */
1341         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1342                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1343                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1344                         goto out;
1345                 }
1346                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1347         }
1348
1349         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1350         if (cold)
1351                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1352         else
1353                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1354         pcp->count++;
1355         if (pcp->count >= pcp->high) {
1356                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1357                 pcp->count -= pcp->batch;
1358         }
1359
1360 out:
1361         local_irq_restore(flags);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Free a list of 0-order pages
1366  */
1367 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1368 {
1369         struct page *page, *next;
1370
1371         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1372                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1373                 free_hot_cold_page(page, cold);
1374         }
1375 }
1376
1377 /*
1378  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1379  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1380  * Each sub-page must be freed individually.
1381  *
1382  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1383  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1384  */
1385 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1386 {
1387         int i;
1388
1389         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1390         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1391
1392 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1393         /*
1394          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1395          * otherwise free the whole shadow.
1396          */
1397         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1398                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1399 #endif
1400
1401         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1402                 set_page_refcounted(page + i);
1403 }
1404 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1405
1406 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1407 {
1408         unsigned long watermark;
1409         struct zone *zone;
1410         int mt;
1411
1412         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1413
1414         zone = page_zone(page);
1415         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1416
1417         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1418                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1419                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1420                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1421                         return 0;
1422
1423                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1424         }
1425
1426         /* Remove page from free list */
1427         list_del(&page->lru);
1428         zone->free_area[order].nr_free--;
1429         rmv_page_order(page);
1430
1431         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1432         if (order >= pageblock_order - 1) {
1433                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1434                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1435                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1436                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1437                                 set_pageblock_migratetype(page,
1438                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1439                 }
1440         }
1441
1442         return 1UL << order;
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1447  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1448  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1449  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1450  * are enabled.
1451  *
1452  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1453  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1454  */
1455 int split_free_page(struct page *page)
1456 {
1457         unsigned int order;
1458         int nr_pages;
1459
1460         order = page_order(page);
1461
1462         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1463         if (!nr_pages)
1464                 return 0;
1465
1466         /* Split into individual pages */
1467         set_page_refcounted(page);
1468         split_page(page, order);
1469         return nr_pages;
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1474  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1475  * or two.
1476  */
1477 static inline
1478 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1479                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1480                         int migratetype)
1481 {
1482         unsigned long flags;
1483         struct page *page;
1484         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1485
1486 again:
1487         if (likely(order == 0)) {
1488                 struct per_cpu_pages *pcp;
1489                 struct list_head *list;
1490
1491                 local_irq_save(flags);
1492                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1493                 list = &pcp->lists[migratetype];
1494                 if (list_empty(list)) {
1495                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1496                                         pcp->batch, list,
1497                                         migratetype, cold);
1498                         if (unlikely(list_empty(list)))
1499                                 goto failed;
1500                 }
1501
1502                 if (cold)
1503                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1504                 else
1505                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1506
1507                 list_del(&page->lru);
1508                 pcp->count--;
1509         } else {
1510                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1511                         /*
1512                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1513                          *
1514                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1515                          * properly detect and handle allocation failures.
1516                          *
1517                          * We most definitely don't want callers attempting to
1518                          * allocate greater than order-1 page units with
1519                          * __GFP_NOFAIL.
1520                          */
1521                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1522                 }
1523                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1524                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1525                 spin_unlock(&zone->lock);
1526                 if (!page)
1527                         goto failed;
1528                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1529                                           get_pageblock_migratetype(page));
1530         }
1531
1532         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1533         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1534         local_irq_restore(flags);
1535
1536         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1537         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1538                 goto again;
1539         return page;
1540
1541 failed:
1542         local_irq_restore(flags);
1543         return NULL;
1544 }
1545
1546 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1547
1548 static struct {
1549         struct fault_attr attr;
1550
1551         u32 ignore_gfp_highmem;
1552         u32 ignore_gfp_wait;
1553         u32 min_order;
1554 } fail_page_alloc = {
1555         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1556         .ignore_gfp_wait = 1,
1557         .ignore_gfp_highmem = 1,
1558         .min_order = 1,
1559 };
1560
1561 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1562 {
1563         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1564 }
1565 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1566
1567 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1568 {
1569         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1570                 return false;
1571         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1572                 return false;
1573         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1574                 return false;
1575         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1576                 return false;
1577
1578         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1579 }
1580
1581 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1582
1583 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1584 {
1585         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1586         struct dentry *dir;
1587
1588         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1589                                         &fail_page_alloc.attr);
1590         if (IS_ERR(dir))
1591                 return PTR_ERR(dir);
1592
1593         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1594                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1595                 goto fail;
1596         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1597                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1598                 goto fail;
1599         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1600                                 &fail_page_alloc.min_order))
1601                 goto fail;
1602
1603         return 0;
1604 fail:
1605         debugfs_remove_recursive(dir);
1606
1607         return -ENOMEM;
1608 }
1609
1610 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1611
1612 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1613
1614 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1615
1616 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1617 {
1618         return false;
1619 }
1620
1621 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1622
1623 /*
1624  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1625  * of the allocation.
1626  */
1627 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1628                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1629 {
1630         /* free_pages my go negative - that's OK */
1631         long min = mark;
1632         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1633         int o;
1634         long free_cma = 0;
1635
1636         free_pages -= (1 << order) - 1;
1637         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1638                 min -= min / 2;
1639         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1640                 min -= min / 4;
1641 #ifdef CONFIG_CMA
1642         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1643         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1644                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1645 #endif
1646
1647         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1648                 return false;
1649         for (o = 0; o < order; o++) {
1650                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1651                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1652
1653                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1654                 min >>= 1;
1655
1656                 if (free_pages <= min)
1657                         return false;
1658         }
1659         return true;
1660 }
1661
1662 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1663                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1664 {
1665         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1666                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1667 }
1668
1669 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1670                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1671 {
1672         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1673
1674         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1675                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1676
1677         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1678                                                                 free_pages);
1679 }
1680
1681 #ifdef CONFIG_NUMA
1682 /*
1683  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1684  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1685  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1686  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1687  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1688  *
1689  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1690  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1691  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1692  *
1693  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1694  * nothing and returns NULL.
1695  *
1696  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1697  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1698  *
1699  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1700  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1701  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1702  * quickly as we can.
1703  */
1704 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1705 {
1706         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1707         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1708
1709         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1710         if (!zlc)
1711                 return NULL;
1712
1713         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1714                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1715                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1716         }
1717
1718         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1719                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1720                                         &node_states[N_MEMORY];
1721         return allowednodes;
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1726  * if it is worth looking at further for free memory:
1727  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1728  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1729  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1730  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1731  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1732  * else return false (zero) if it is not.
1733  *
1734  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1735  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1736  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1737  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1738  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1739  * into the second scan of the zonelist.
1740  *
1741  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1742  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1743  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1744  * unturned looking for a free page.
1745  */
1746 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1747                                                 nodemask_t *allowednodes)
1748 {
1749         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1750         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1751         int n;                          /* node that zone *z is on */
1752
1753         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1754         if (!zlc)
1755                 return 1;
1756
1757         i = z - zonelist->_zonerefs;
1758         n = zlc->z_to_n[i];
1759
1760         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1761         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1766  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1767  * from that zone don't waste time re-examining it.
1768  */
1769 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1770 {
1771         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1772         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1773
1774         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1775         if (!zlc)
1776                 return;
1777
1778         i = z - zonelist->_zonerefs;
1779
1780         set_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1785  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1786  */
1787 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1788 {
1789         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1790
1791         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1792         if (!zlc)
1793                 return;
1794
1795         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1796 }
1797
1798 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1799 {
1800         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1801 }
1802
1803 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1804 {
1805         int i;
1806
1807         for_each_online_node(i)
1808                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1809                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1810                 else
1811                         zone_reclaim_mode = 1;
1812 }
1813
1814 #else   /* CONFIG_NUMA */
1815
1816 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1817 {
1818         return NULL;
1819 }
1820
1821 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1822                                 nodemask_t *allowednodes)
1823 {
1824         return 1;
1825 }
1826
1827 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1828 {
1829 }
1830
1831 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1832 {
1833 }
1834
1835 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1836 {
1837         return true;
1838 }
1839
1840 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1841 {
1842 }
1843 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1844
1845 /*
1846  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1847  * a page.
1848  */
1849 static struct page *
1850 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1851                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1852                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1853 {
1854         struct zoneref *z;
1855         struct page *page = NULL;
1856         int classzone_idx;
1857         struct zone *zone;
1858         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1859         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1860         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1861
1862         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1863 zonelist_scan:
1864         /*
1865          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1866          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1867          */
1868         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1869                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1870                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1871                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1872                                 continue;
1873                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1874                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1875                                 continue;
1876                 /*
1877                  * When allocating a page cache page for writing, we
1878                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1879                  * limit, such that no single zone holds more than its
1880                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1881                  * The dirty limits take into account the zone's
1882                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1883                  * should be able to balance it without having to
1884                  * write pages from its LRU list.
1885                  *
1886                  * This may look like it could increase pressure on
1887                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1888                  * before they are full.  But the pages that do spill
1889                  * over are limited as the lower zones are protected
1890                  * by this very same mechanism.  It should not become
1891                  * a practical burden to them.
1892                  *
1893                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1894                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1895                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1896                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1897                  * zones are together not big enough to reach the
1898                  * global limit.  The proper fix for these situations
1899                  * will require awareness of zones in the
1900                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1901                  */
1902                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1903                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1904                         goto this_zone_full;
1905
1906                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1907                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1908                         unsigned long mark;
1909                         int ret;
1910
1911                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1912                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1913                                     classzone_idx, alloc_flags))
1914                                 goto try_this_zone;
1915
1916                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1917                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1918                                 /*
1919                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1920                                  * and before considering the first zone allowed
1921                                  * by the cpuset.
1922                                  */
1923                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1924                                 zlc_active = 1;
1925                                 did_zlc_setup = 1;
1926                         }
1927
1928                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1929                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1930                                 goto this_zone_full;
1931
1932                         /*
1933                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1934                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1935                          */
1936                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1937                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1938                                 continue;
1939
1940                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1941                         switch (ret) {
1942                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1943                                 /* did not scan */
1944                                 continue;
1945                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1946                                 /* scanned but unreclaimable */
1947                                 continue;
1948                         default:
1949                                 /* did we reclaim enough */
1950                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1951                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1952                                         goto try_this_zone;
1953
1954                                 /*
1955                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
1956                                  * Only mark the zone full if checking the min
1957                                  * watermark or if we failed to reclaim just
1958                                  * 1<<order pages or else the page allocator
1959                                  * fastpath will prematurely mark zones full
1960                                  * when the watermark is between the low and
1961                                  * min watermarks.
1962                                  */
1963                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
1964                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
1965                                         goto this_zone_full;
1966
1967                                 continue;
1968                         }
1969                 }
1970
1971 try_this_zone:
1972                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1973                                                 gfp_mask, migratetype);
1974                 if (page)
1975                         break;
1976 this_zone_full:
1977                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1978                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1979         }
1980
1981         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1982                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1983                 zlc_active = 0;
1984                 goto zonelist_scan;
1985         }
1986
1987         if (page)
1988                 /*
1989                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1990                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1991                  * that the caller is taking steps that will free more
1992                  * memory. The caller should avoid the page being used
1993                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1994                  */
1995                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1996
1997         return page;
1998 }
1999
2000 /*
2001  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2002  * meminfo in irq context.
2003  */
2004 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2005 {
2006         bool ret = false;
2007
2008 #if NODES_SHIFT > 8
2009         ret = in_interrupt();
2010 #endif
2011         return ret;
2012 }
2013
2014 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2015                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2016                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2017
2018 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2019 {
2020         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2021
2022         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2023             debug_guardpage_minorder() > 0)
2024                 return;
2025
2026         /*
2027          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2028          * be inhibited in non-blockable contexts.
2029          */
2030         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2031                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2032
2033         /*
2034          * This documents exceptions given to allocations in certain
2035          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2036          * of allowed nodes.
2037          */
2038         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2039                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2040                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2041                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2042         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2043                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2044
2045         if (fmt) {
2046                 struct va_format vaf;
2047                 va_list args;
2048
2049                 va_start(args, fmt);
2050
2051                 vaf.fmt = fmt;
2052                 vaf.va = &args;
2053
2054                 pr_warn("%pV", &vaf);
2055
2056                 va_end(args);
2057         }
2058
2059         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2060                 current->comm, order, gfp_mask);
2061
2062         dump_stack();
2063         if (!should_suppress_show_mem())
2064                 show_mem(filter);
2065 }
2066
2067 static inline int
2068 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2069                                 unsigned long did_some_progress,
2070                                 unsigned long pages_reclaimed)
2071 {
2072         /* Do not loop if specifically requested */
2073         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2074                 return 0;
2075
2076         /* Always retry if specifically requested */
2077         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2078                 return 1;
2079
2080         /*
2081          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2082          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2083          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2084          */
2085         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2086                 return 0;
2087
2088         /*
2089          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2090          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2091          * implementations.
2092          */
2093         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2094                 return 1;
2095
2096         /*
2097          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2098          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2099          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2100          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2101          * allocation still fails, we stop retrying.
2102          */
2103         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2104                 return 1;
2105
2106         return 0;
2107 }
2108
2109 static inline struct page *
2110 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2111         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2112         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2113         int migratetype)
2114 {
2115         struct page *page;
2116
2117         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2118         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2119                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2120                 return NULL;
2121         }
2122
2123         /*
2124          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2125          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2126          * we're still under heavy pressure.
2127          */
2128         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2129                 order, zonelist, high_zoneidx,
2130                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2131                 preferred_zone, migratetype);
2132         if (page)
2133                 goto out;
2134
2135         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2136                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2137                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2138                         goto out;
2139                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2140                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2141                         goto out;
2142                 /*
2143                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2144                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2145                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2146                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2147                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2148                  */
2149                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2150                         goto out;
2151         }
2152         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2153         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2154
2155 out:
2156         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2157         return page;
2158 }
2159
2160 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2161 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2162 static struct page *
2163 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2164         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2165         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2166         int migratetype, bool sync_migration,
2167         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2168         unsigned long *did_some_progress)
2169 {
2170         if (!order)
2171                 return NULL;
2172
2173         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2174                 *deferred_compaction = true;
2175                 return NULL;
2176         }
2177
2178         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2179         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2180                                                 nodemask, sync_migration,
2181                                                 contended_compaction);
2182         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2183
2184         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2185                 struct page *page;
2186
2187                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2188                 drain_pages(get_cpu());
2189                 put_cpu();
2190
2191                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2192                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2193                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2194                                 preferred_zone, migratetype);
2195                 if (page) {
2196                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2197                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2198                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2199                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2200                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2201                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2202                         return page;
2203                 }
2204
2205                 /*
2206                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2207                  * The most likely reason is that pages exist,
2208                  * but not enough to satisfy watermarks.
2209                  */
2210                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2211
2212                 /*
2213                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2214                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2215                  */
2216                 if (sync_migration)
2217                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2218
2219                 cond_resched();
2220         }
2221
2222         return NULL;
2223 }
2224 #else
2225 static inline struct page *
2226 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2227         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2228         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2229         int migratetype, bool sync_migration,
2230         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2231         unsigned long *did_some_progress)
2232 {
2233         return NULL;
2234 }
2235 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2236
2237 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2238 static int
2239 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2240                   nodemask_t *nodemask)
2241 {
2242         struct reclaim_state reclaim_state;
2243         int progress;
2244
2245         cond_resched();
2246
2247         /* We now go into synchronous reclaim */
2248         cpuset_memory_pressure_bump();
2249         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2250         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2251         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2252         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2253
2254         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2255
2256         current->reclaim_state = NULL;
2257         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2258         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2259
2260         cond_resched();
2261
2262         return progress;
2263 }
2264
2265 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2266 static inline struct page *
2267 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2268         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2269         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2270         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2271 {
2272         struct page *page = NULL;
2273         bool drained = false;
2274
2275         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2276                                                nodemask);
2277         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2278                 return NULL;
2279
2280         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2281         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2282                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2283
2284 retry:
2285         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2286                                         zonelist, high_zoneidx,
2287                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2288                                         preferred_zone, migratetype);
2289
2290         /*
2291          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2292          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2293          */
2294         if (!page && !drained) {
2295                 drain_all_pages();
2296                 drained = true;
2297                 goto retry;
2298         }
2299
2300         return page;
2301 }
2302
2303 /*
2304  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2305  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2306  */
2307 static inline struct page *
2308 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2309         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2310         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2311         int migratetype)
2312 {
2313         struct page *page;
2314
2315         do {
2316                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2317                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2318                         preferred_zone, migratetype);
2319
2320                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2321                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2322         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2323
2324         return page;
2325 }
2326
2327 static inline
2328 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2329                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2330                                                 enum zone_type classzone_idx)
2331 {
2332         struct zoneref *z;
2333         struct zone *zone;
2334
2335         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2336                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2337 }
2338
2339 static inline int
2340 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2341 {
2342         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2343         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2344
2345         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2346         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2347
2348         /*
2349          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2350          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2351          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2352          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2353          */
2354         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2355
2356         if (!wait) {
2357                 /*
2358                  * Not worth trying to allocate harder for
2359                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2360                  */
2361                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2362                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2363                 /*
2364                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2365                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2366                  */
2367                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2368         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2369                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2370
2371         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2372                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2373                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2374                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2375                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2376                 else if (!in_interrupt() &&
2377                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2378                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2379                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2380         }
2381 #ifdef CONFIG_CMA
2382         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2383                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2384 #endif
2385         return alloc_flags;
2386 }
2387
2388 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2389 {
2390         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2391 }
2392
2393 static inline struct page *
2394 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2395         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2396         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2397         int migratetype)
2398 {
2399         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2400         struct page *page = NULL;
2401         int alloc_flags;
2402         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2403         unsigned long did_some_progress;
2404         bool sync_migration = false;
2405         bool deferred_compaction = false;
2406         bool contended_compaction = false;
2407
2408         /*
2409          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2410          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2411          * be using allocators in order of preference for an area that is
2412          * too large.
2413          */
2414         if (order >= MAX_ORDER) {
2415                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2416                 return NULL;
2417         }
2418
2419         /*
2420          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2421          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2422          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2423          * using a larger set of nodes after it has established that the
2424          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2425          * over allocated.
2426          */
2427         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2428                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2429                 goto nopage;
2430
2431 restart:
2432         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2433                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2434                                                 zone_idx(preferred_zone));
2435
2436         /*
2437          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2438          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2439          * to how we want to proceed.
2440          */
2441         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2442
2443         /*
2444          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2445          * cpusets.
2446          */
2447         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2448                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2449                                         &preferred_zone);
2450
2451 rebalance:
2452         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2453         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2454                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2455                         preferred_zone, migratetype);
2456         if (page)
2457                 goto got_pg;
2458
2459         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2460         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2461                 /*
2462                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2463                  * the allocation is high priority and these type of
2464                  * allocations are system rather than user orientated
2465                  */
2466                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2467
2468                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2469                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2470                                 preferred_zone, migratetype);
2471                 if (page) {
2472                         goto got_pg;
2473                 }
2474         }
2475
2476         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2477         if (!wait)
2478                 goto nopage;
2479
2480         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2481         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2482                 goto nopage;
2483
2484         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2485         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2486                 goto nopage;
2487
2488         /*
2489          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2490          * attempts after direct reclaim are synchronous
2491          */
2492         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2493                                         zonelist, high_zoneidx,
2494                                         nodemask,
2495                                         alloc_flags, preferred_zone,
2496                                         migratetype, sync_migration,
2497                                         &contended_compaction,
2498                                         &deferred_compaction,
2499                                         &did_some_progress);
2500         if (page)
2501                 goto got_pg;
2502         sync_migration = true;
2503
2504         /*
2505          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2506          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2507          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2508          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2509          */
2510         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2511                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2512                 goto nopage;
2513
2514         /* Try direct reclaim and then allocating */
2515         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2516                                         zonelist, high_zoneidx,
2517                                         nodemask,
2518                                         alloc_flags, preferred_zone,
2519                                         migratetype, &did_some_progress);
2520         if (page)
2521                 goto got_pg;
2522
2523         /*
2524          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2525          * running out of options and have to consider going OOM
2526          */
2527         if (!did_some_progress) {
2528                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2529                         if (oom_killer_disabled)
2530                                 goto nopage;
2531                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2532                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2533                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2534                                 goto nopage;
2535                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2536                                         zonelist, high_zoneidx,
2537                                         nodemask, preferred_zone,
2538                                         migratetype);
2539                         if (page)
2540                                 goto got_pg;
2541
2542                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2543                                 /*
2544                                  * The oom killer is not called for high-order
2545                                  * allocations that may fail, so if no progress
2546                                  * is being made, there are no other options and
2547                                  * retrying is unlikely to help.
2548                                  */
2549                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2550                                         goto nopage;
2551                                 /*
2552                                  * The oom killer is not called for lowmem
2553                                  * allocations to prevent needlessly killing
2554                                  * innocent tasks.
2555                                  */
2556                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2557                                         goto nopage;
2558                         }
2559
2560                         goto restart;
2561                 }
2562         }
2563
2564         /* Check if we should retry the allocation */
2565         pages_reclaimed += did_some_progress;
2566         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2567                                                 pages_reclaimed)) {
2568                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2569                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2570                 goto rebalance;
2571         } else {
2572                 /*
2573                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2574                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2575                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2576                  */
2577                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2578                                         zonelist, high_zoneidx,
2579                                         nodemask,
2580                                         alloc_flags, preferred_zone,
2581                                         migratetype, sync_migration,
2582                                         &contended_compaction,
2583                                         &deferred_compaction,
2584                                         &did_some_progress);
2585                 if (page)
2586                         goto got_pg;
2587         }
2588
2589 nopage:
2590         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2591         return page;
2592 got_pg:
2593         if (kmemcheck_enabled)
2594                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2595
2596         return page;
2597 }
2598
2599 /*
2600  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2601  */
2602 struct page *
2603 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2604                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2605 {
2606         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2607         struct zone *preferred_zone;
2608         struct page *page = NULL;
2609         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2610         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2611         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2612         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2613
2614         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2615
2616         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2617
2618         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2619
2620         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2621                 return NULL;
2622
2623         /*
2624          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2625          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2626          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2627          */
2628         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2629                 return NULL;
2630
2631         /*
2632          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2633          * verified in the (always inline) callee
2634          */
2635         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2636                 return NULL;
2637
2638 retry_cpuset:
2639         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2640
2641         /* The preferred zone is used for statistics later */
2642         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2643                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2644                                 &preferred_zone);
2645         if (!preferred_zone)
2646                 goto out;
2647
2648 #ifdef CONFIG_CMA
2649         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2650                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2651 #endif
2652         /* First allocation attempt */
2653         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2654                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2655                         preferred_zone, migratetype);
2656         if (unlikely(!page)) {
2657                 /*
2658                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2659                  * can deadlock because I/O on the device might not
2660                  * complete.
2661                  */
2662                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2663                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2664                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2665                                 preferred_zone, migratetype);
2666         }
2667
2668         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2669
2670 out:
2671         /*
2672          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2673          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2674          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2675          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2676          */
2677         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2678                 goto retry_cpuset;
2679
2680         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2681
2682         return page;
2683 }
2684 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2685
2686 /*
2687  * Common helper functions.
2688  */
2689 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2690 {
2691         struct page *page;
2692
2693         /*
2694          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2695          * a highmem page
2696          */
2697         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2698
2699         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2700         if (!page)
2701                 return 0;
2702         return (unsigned long) page_address(page);
2703 }
2704 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2705
2706 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2707 {
2708         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2709 }
2710 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2711
2712 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2713 {
2714         if (put_page_testzero(page)) {
2715                 if (order == 0)
2716                         free_hot_cold_page(page, 0);
2717                 else
2718                         __free_pages_ok(page, order);
2719         }
2720 }
2721
2722 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2723
2724 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2725 {
2726         if (addr != 0) {
2727                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2728                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2729         }
2730 }
2731
2732 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2733
2734 /*
2735  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2736  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2737  *
2738  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2739  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2740  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2741  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2742  *
2743  * The caller knows better which flags it relies on.
2744  */
2745 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2746 {
2747         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2748         __free_pages(page, order);
2749 }
2750
2751 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2752 {
2753         if (addr != 0) {
2754                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2755                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2756         }
2757 }
2758
2759 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2760 {
2761         if (addr) {
2762                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2763                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2764
2765                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2766                 while (used < alloc_end) {
2767                         free_page(used);
2768                         used += PAGE_SIZE;
2769                 }
2770         }
2771         return (void *)addr;
2772 }
2773
2774 /**
2775  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2776  * @size: the number of bytes to allocate
2777  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2778  *
2779  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2780  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2781  * allocate memory in power-of-two pages.
2782  *
2783  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2784  *
2785  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2786  */
2787 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2788 {
2789         unsigned int order = get_order(size);
2790         unsigned long addr;
2791
2792         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2793         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2796
2797 /**
2798  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2799  *                         pages on a node.
2800  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2801  * @size: the number of bytes to allocate
2802  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2803  *
2804  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2805  * back.
2806  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2807  * but is not exact.
2808  */
2809 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2810 {
2811         unsigned order = get_order(size);
2812         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2813         if (!p)
2814                 return NULL;
2815         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2818
2819 /**
2820  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2821  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2822  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2823  *
2824  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2825  */
2826 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2827 {
2828         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2829         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2830
2831         while (addr < end) {
2832                 free_page(addr);
2833                 addr += PAGE_SIZE;
2834         }
2835 }
2836 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2837
2838 /**
2839  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2840  * @offset: The zone index of the highest zone
2841  *
2842  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2843  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2844  * zone, the number of pages is calculated as:
2845  *     present_pages - high_pages
2846  */
2847 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2848 {
2849         struct zoneref *z;
2850         struct zone *zone;
2851
2852         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2853         unsigned long sum = 0;
2854
2855         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2856
2857         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2858                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2859                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2860                 if (size > high)
2861                         sum += size - high;
2862         }
2863
2864         return sum;
2865 }
2866
2867 /**
2868  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2869  *
2870  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2871  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2872  */
2873 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2874 {
2875         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2876 }
2877 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2878
2879 /**
2880  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2881  *
2882  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2883  * high watermark within all zones.
2884  */
2885 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2886 {
2887         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2888 }
2889
2890 static inline void show_node(struct zone *zone)
2891 {
2892         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2893                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2894 }
2895
2896 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2897 {
2898         val->totalram = totalram_pages;
2899         val->sharedram = 0;
2900         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2901         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2902         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2903         val->freehigh = nr_free_highpages();
2904         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2905 }
2906
2907 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2908
2909 #ifdef CONFIG_NUMA
2910 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2911 {
2912         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2913
2914         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2915         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2916 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2917         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2918         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2919                         NR_FREE_PAGES);
2920 #else
2921         val->totalhigh = 0;
2922         val->freehigh = 0;
2923 #endif
2924         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2925 }
2926 #endif
2927
2928 /*
2929  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2930  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2931  */
2932 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2933 {
2934         bool ret = false;
2935         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2936
2937         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2938                 goto out;
2939
2940         do {
2941                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2942                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2943         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2944 out:
2945         return ret;
2946 }
2947
2948 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2949
2950 static void show_migration_types(unsigned char type)
2951 {
2952         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2953                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2954                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2955                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2956                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2957 #ifdef CONFIG_CMA
2958                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2959 #endif
2960 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2961                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2962 #endif
2963         };
2964         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2965         char *p = tmp;
2966         int i;
2967
2968         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2969                 if (type & (1 << i))
2970                         *p++ = types[i];
2971         }
2972
2973         *p = '\0';
2974         printk("(%s) ", tmp);
2975 }
2976
2977 /*
2978  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2979  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2980  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2981  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2982  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2983  */
2984 void show_free_areas(unsigned int filter)
2985 {
2986         int cpu;
2987         struct zone *zone;
2988
2989         for_each_populated_zone(zone) {
2990                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2991                         continue;
2992                 show_node(zone);
2993                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2994
2995                 for_each_online_cpu(cpu) {
2996                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2997
2998                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2999
3000                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3001                                cpu, pageset->pcp.high,
3002                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3003                 }
3004         }
3005
3006         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3007                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3008                 " unevictable:%lu"
3009                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3010                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3011                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3012                 " free_cma:%lu\n",
3013                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3014                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3015                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3016                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3017                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3018                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3019                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3020                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3021                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3022                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3023                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3024                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3025                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3026                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3027                 global_page_state(NR_SHMEM),
3028                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3029                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3030                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3031
3032         for_each_populated_zone(zone) {
3033                 int i;
3034
3035                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3036                         continue;
3037                 show_node(zone);
3038                 printk("%s"
3039                         " free:%lukB"
3040                         " min:%lukB"
3041                         " low:%lukB"
3042                         " high:%lukB"
3043                         " active_anon:%lukB"
3044                         " inactive_anon:%lukB"
3045                         " active_file:%lukB"
3046                         " inactive_file:%lukB"
3047                         " unevictable:%lukB"
3048                         " isolated(anon):%lukB"
3049                         " isolated(file):%lukB"
3050                         " present:%lukB"
3051                         " managed:%lukB"
3052                         " mlocked:%lukB"
3053                         " dirty:%lukB"
3054                         " writeback:%lukB"
3055                         " mapped:%lukB"
3056                         " shmem:%lukB"
3057                         " slab_reclaimable:%lukB"
3058                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3059                         " kernel_stack:%lukB"
3060                         " pagetables:%lukB"
3061                         " unstable:%lukB"
3062                         " bounce:%lukB"
3063                         " free_cma:%lukB"
3064                         " writeback_tmp:%lukB"
3065                         " pages_scanned:%lu"
3066                         " all_unreclaimable? %s"
3067                         "\n",
3068                         zone->name,
3069                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3070                         K(min_wmark_pages(zone)),
3071                         K(low_wmark_pages(zone)),
3072                         K(high_wmark_pages(zone)),
3073                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3074                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3075                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3076                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3077                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3078                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3079                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3080                         K(zone->present_pages),
3081                         K(zone->managed_pages),
3082                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3083                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3084                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3085                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3086                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3087                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3088                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3089                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3090                                 THREAD_SIZE / 1024,
3091                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3092                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3093                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3094                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3095                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3096                         zone->pages_scanned,
3097                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3098                         );
3099                 printk("lowmem_reserve[]:");
3100                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3101                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3102                 printk("\n");
3103         }
3104
3105         for_each_populated_zone(zone) {
3106                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3107                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3108
3109                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3110                         continue;
3111                 show_node(zone);
3112                 printk("%s: ", zone->name);
3113
3114                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3115                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3116                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3117                         int type;
3118
3119                         nr[order] = area->nr_free;
3120                         total += nr[order] << order;
3121
3122                         types[order] = 0;
3123                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3124                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3125                                         types[order] |= 1 << type;
3126                         }
3127                 }
3128                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3129                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3130                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3131                         if (nr[order])
3132                                 show_migration_types(types[order]);
3133                 }
3134                 printk("= %lukB\n", K(total));
3135         }
3136
3137         hugetlb_show_meminfo();
3138
3139         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3140
3141         show_swap_cache_info();
3142 }
3143
3144 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3145 {
3146         zoneref->zone = zone;
3147         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Builds allocation fallback zone lists.
3152  *
3153  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3154  */
3155 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3156                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3157 {
3158         struct zone *zone;
3159
3160         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3161         zone_type++;
3162
3163         do {
3164                 zone_type--;
3165                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3166                 if (populated_zone(zone)) {
3167                         zoneref_set_zone(zone,
3168                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3169                         check_highest_zone(zone_type);
3170                 }
3171
3172         } while (zone_type);
3173         return nr_zones;
3174 }
3175
3176
3177 /*
3178  *  zonelist_order:
3179  *  0 = automatic detection of better ordering.
3180  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3181  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3182  *
3183  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3184  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3185  */
3186 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3187 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3188 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3189
3190 /* zonelist order in the kernel.
3191  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3192  */
3193 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3194 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3195
3196
3197 #ifdef CONFIG_NUMA
3198 /* The value user specified ....changed by config */
3199 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3200 /* string for sysctl */
3201 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3202 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3203
3204 /*
3205  * interface for configure zonelist ordering.
3206  * command line option "numa_zonelist_order"
3207  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3208  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3209  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3210  */
3211
3212 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3213 {
3214         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3215                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3216         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3217                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3218         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3219                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3220         } else {
3221                 printk(KERN_WARNING
3222                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3223                         "%s\n", s);
3224                 return -EINVAL;
3225         }
3226         return 0;
3227 }
3228
3229 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3230 {
3231         int ret;
3232
3233         if (!s)
3234                 return 0;
3235
3236         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3237         if (ret == 0)
3238                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3239
3240         return ret;
3241 }
3242 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3243
3244 /*
3245  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3246  */
3247 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3248                 void __user *buffer, size_t *length,
3249                 loff_t *ppos)
3250 {
3251         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3252         int ret;
3253         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3254
3255         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3256         if (write)
3257                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3258         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3259         if (ret)
3260                 goto out;
3261         if (write) {
3262                 int oldval = user_zonelist_order;
3263                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3264                         /*
3265                          * bogus value.  restore saved string
3266                          */
3267                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3268                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3269                         user_zonelist_order = oldval;
3270                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3271                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3272                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3273                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3274                 }
3275         }
3276 out:
3277         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3278         return ret;
3279 }
3280
3281
3282 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3283 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3284
3285 /**
3286  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3287  * @node: node whose fallback list we're appending
3288  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3289  *
3290  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3291  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3292  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3293  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3294  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3295  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3296  * on them otherwise.
3297  * It returns -1 if no node is found.
3298  */
3299 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3300 {
3301         int n, val;
3302         int min_val = INT_MAX;
3303         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3304         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3305
3306         /* Use the local node if we haven't already */
3307         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3308                 node_set(node, *used_node_mask);
3309                 return node;
3310         }
3311
3312         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3313
3314                 /* Don't want a node to appear more than once */
3315                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3316                         continue;
3317
3318                 /* Use the distance array to find the distance */
3319                 val = node_distance(node, n);
3320
3321                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3322                 val += (n < node);
3323
3324                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3325                 tmp = cpumask_of_node(n);
3326                 if (!cpumask_empty(tmp))
3327                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3328
3329                 /* Slight preference for less loaded node */
3330                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3331                 val += node_load[n];
3332
3333                 if (val < min_val) {
3334                         min_val = val;
3335                         best_node = n;
3336                 }
3337         }
3338
3339         if (best_node >= 0)
3340                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3341
3342         return best_node;
3343 }
3344
3345
3346 /*
3347  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3348  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3349  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3350  */
3351 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3352 {
3353         int j;
3354         struct zonelist *zonelist;
3355
3356         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3357         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3358                 ;
3359         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3360                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3361         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3362         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3363 }
3364
3365 /*
3366  * Build gfp_thisnode zonelists
3367  */
3368 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3369 {
3370         int j;
3371         struct zonelist *zonelist;
3372
3373         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3374         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3375         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3376         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3377 }
3378
3379 /*
3380  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3381  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3382  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3383  * may still exist in local DMA zone.
3384  */
3385 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3386
3387 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3388 {
3389         int pos, j, node;
3390         int zone_type;          /* needs to be signed */
3391         struct zone *z;
3392         struct zonelist *zonelist;
3393
3394         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3395         pos = 0;
3396         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3397                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3398                         node = node_order[j];
3399                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3400                         if (populated_zone(z)) {
3401                                 zoneref_set_zone(z,
3402                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3403                                 check_highest_zone(zone_type);
3404                         }
3405                 }
3406         }
3407         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3408         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3409 }
3410
3411 static int default_zonelist_order(void)
3412 {
3413         int nid, zone_type;
3414         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3415         struct zone *z;
3416         int average_size;
3417         /*
3418          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3419          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3420          * into OOM very easily.
3421          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3422          */
3423         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3424         low_kmem_size = 0;
3425         total_size = 0;
3426         for_each_online_node(nid) {
3427                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3428                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3429                         if (populated_zone(z)) {
3430                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3431                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3432                                 total_size += z->present_pages;
3433                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3434                                 /*
3435                                  * If any node has only lowmem, then node order
3436                                  * is preferred to allow kernel allocations
3437                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3438                                  * on other nodes when there is an abundance of
3439                                  * lowmem available to allocate from.
3440                                  */
3441                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3442                         }
3443                 }
3444         }
3445         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3446             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3447                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3448         /*
3449          * look into each node's config.
3450          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3451          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3452          */
3453         average_size = total_size /
3454                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3455         for_each_online_node(nid) {
3456                 low_kmem_size = 0;
3457                 total_size = 0;
3458                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3459                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3460                         if (populated_zone(z)) {
3461                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3462                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3463                                 total_size += z->present_pages;
3464                         }
3465                 }
3466                 if (low_kmem_size &&
3467                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3468                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3469                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3470         }
3471         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3472 }
3473
3474 static void set_zonelist_order(void)
3475 {
3476         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3477                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3478         else
3479                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3480 }
3481
3482 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3483 {
3484         int j, node, load;
3485         enum zone_type i;
3486         nodemask_t used_mask;
3487         int local_node, prev_node;
3488         struct zonelist *zonelist;
3489         int order = current_zonelist_order;
3490
3491         /* initialize zonelists */
3492         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3493                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3494                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3495                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3496         }
3497
3498         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3499         local_node = pgdat->node_id;
3500         load = nr_online_nodes;
3501         prev_node = local_node;
3502         nodes_clear(used_mask);
3503
3504         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3505         j = 0;
3506
3507         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3508                 /*
3509                  * We don't want to pressure a particular node.
3510                  * So adding penalty to the first node in same
3511                  * distance group to make it round-robin.
3512                  */
3513                 if (node_distance(local_node, node) !=
3514                     node_distance(local_node, prev_node))
3515                         node_load[node] = load;
3516
3517                 prev_node = node;
3518                 load--;
3519                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3520                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3521                 else
3522                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3523         }
3524
3525         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3526                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3527                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3528         }
3529
3530         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3531 }
3532
3533 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3534 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3535 {
3536         struct zonelist *zonelist;
3537         struct zonelist_cache *zlc;
3538         struct zoneref *z;
3539
3540         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3541         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3542         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3543         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3544                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3545 }
3546
3547 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3548 /*
3549  * Return node id of node used for "local" allocations.
3550  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3551  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3552  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3553  */
3554 int local_memory_node(int node)
3555 {
3556         struct zone *zone;
3557
3558         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3559                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3560                                    NULL,
3561                                    &zone);
3562         return zone->node;
3563 }
3564 #endif
3565
3566 #else   /* CONFIG_NUMA */
3567
3568 static void set_zonelist_order(void)
3569 {
3570         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3571 }
3572
3573 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3574 {
3575         int node, local_node;
3576         enum zone_type j;
3577         struct zonelist *zonelist;
3578
3579         local_node = pgdat->node_id;
3580
3581         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3582         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3583
3584         /*
3585          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3586          * of all the other nodes.
3587          * We don't want to pressure a particular node, so when
3588          * building the zones for node N, we make sure that the
3589          * zones coming right after the local ones are those from
3590          * node N+1 (modulo N)
3591          */
3592         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3593                 if (!node_online(node))
3594                         continue;
3595                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3596                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3597         }
3598         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3599                 if (!node_online(node))
3600                         continue;
3601                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3602                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3603         }
3604
3605         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3606         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3607 }
3608
3609 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3610 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3611 {
3612         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3613 }
3614
3615 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3616
3617 /*
3618  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3619  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3620  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3621  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3622  * with interrupts disabled.
3623  *
3624  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3625  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3626  * hotplugged processors.
3627  *
3628  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3629  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3630  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3631  */
3632 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3633 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3634 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3635
3636 /*
3637  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3638  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3639  */
3640 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3641
3642 /* return values int ....just for stop_machine() */
3643 static int __build_all_zonelists(void *data)
3644 {
3645         int nid;
3646         int cpu;
3647         pg_data_t *self = data;
3648
3649 #ifdef CONFIG_NUMA
3650         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3651 #endif
3652
3653         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3654                 build_zonelists(self);
3655                 build_zonelist_cache(self);
3656         }
3657
3658         for_each_online_node(nid) {
3659                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3660
3661                 build_zonelists(pgdat);
3662                 build_zonelist_cache(pgdat);
3663         }
3664
3665         /*
3666          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3667          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3668          * each zone will be allocated later when the per cpu
3669          * allocator is available.
3670          *
3671          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3672          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3673          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3674          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3675          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3676          * (a chicken-egg dilemma).
3677          */
3678         for_each_possible_cpu(cpu) {
3679                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3680
3681 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3682                 /*
3683                  * We now know the "local memory node" for each node--
3684                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3685                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3686                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3687                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3688                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3689                  */
3690                 if (cpu_online(cpu))
3691                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3692 #endif
3693         }
3694
3695         return 0;
3696 }
3697
3698 /*
3699  * Called with zonelists_mutex held always
3700  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3701  */
3702 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3703 {
3704         set_zonelist_order();
3705
3706         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3707                 __build_all_zonelists(NULL);
3708                 mminit_verify_zonelist();
3709                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3710         } else {
3711                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3712                    of zonelist */
3713 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3714                 if (zone)
3715                         setup_zone_pageset(zone);
3716 #endif
3717                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3718                 /* cpuset refresh routine should be here */
3719         }
3720         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3721         /*
3722          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3723          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3724          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3725          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3726          * disabled and enable it later
3727          */
3728         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3729                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3730         else
3731                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3732
3733         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3734                 "Total pages: %ld\n",
3735                         nr_online_nodes,
3736                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3737                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3738                         vm_total_pages);
3739 #ifdef CONFIG_NUMA
3740         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3741 #endif
3742 }
3743
3744 /*
3745  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3746  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3747  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3748  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3749  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3750  * conservative, even though it seems large.
3751  *
3752  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3753  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3754  */
3755 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3756
3757 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3758 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3759 {
3760         unsigned long size = 1;
3761
3762         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3763
3764         while (size < pages)
3765                 size <<= 1;
3766
3767         /*
3768          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3769          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3770          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3771          */
3772         size = min(size, 4096UL);
3773
3774         return max(size, 4UL);
3775 }
3776 #else
3777 /*
3778  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3779  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3780  *
3781  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3782  *
3783  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3784  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3785  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3786  *
3787  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3788  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3789  *
3790  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3791  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3792  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3793  */
3794 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3795 {
3796         return 4096UL;
3797 }
3798 #endif
3799
3800 /*
3801  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3802  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3803  * hash function before the remainder is taken.
3804  */
3805 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3806 {
3807         return ffz(~size);
3808 }
3809
3810 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3811
3812 /*
3813  * Check if a pageblock contains reserved pages
3814  */
3815 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3816 {
3817         unsigned long pfn;
3818
3819         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3820                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3821                         return 1;
3822         }
3823         return 0;
3824 }
3825
3826 /*
3827  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3828  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3829  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3830  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3831  * blocks as reclaim kicks in
3832  */
3833 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3834 {
3835         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3836         struct page *page;
3837         unsigned long block_migratetype;
3838         int reserve;
3839
3840         /*
3841          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3842          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3843          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3844          * the block.
3845          */
3846         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3847         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3848         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3849         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3850                                                         pageblock_order;
3851
3852         /*
3853          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3854          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3855          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3856          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3857          * future allocation of hugepages at runtime.
3858          */
3859         reserve = min(2, reserve);
3860
3861         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3862                 if (!pfn_valid(pfn))
3863                         continue;
3864                 page = pfn_to_page(pfn);
3865
3866                 /* Watch out for overlapping nodes */
3867                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3868                         continue;
3869
3870                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3871
3872                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3873                 if (reserve > 0) {
3874                         /*
3875                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3876                          * them.
3877                          */
3878                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3879                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3880                                 continue;
3881
3882                         /* If this block is reserved, account for it */
3883                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3884                                 reserve--;
3885                                 continue;
3886                         }
3887
3888                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3889                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3890                                 set_pageblock_migratetype(page,
3891                                                         MIGRATE_RESERVE);
3892                                 move_freepages_block(zone, page,
3893                                                         MIGRATE_RESERVE);
3894                                 reserve--;
3895                                 continue;
3896                         }
3897                 }
3898
3899                 /*
3900                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3901                  * take it back
3902                  */
3903                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3904                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3905                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3906                 }
3907         }
3908 }
3909
3910 /*
3911  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3912  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3913  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3914  */
3915 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3916                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3917 {
3918         struct page *page;
3919         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3920         unsigned long pfn;
3921         struct zone *z;
3922
3923         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3924                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3925
3926         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3927         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3928                 /*
3929                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3930                  * handed to this function.  They do not
3931                  * exist on hotplugged memory.
3932                  */
3933                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3934                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3935                                 continue;
3936                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3937                                 continue;
3938                 }
3939                 page = pfn_to_page(pfn);
3940                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3941                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3942                 init_page_count(page);
3943                 page_mapcount_reset(page);
3944                 page_nid_reset_last(page);
3945                 SetPageReserved(page);
3946                 /*
3947                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3948                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3949                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3950                  * the address space during boot when many long-lived
3951                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3952                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3953                  * setup_zone_migrate_reserve()
3954                  *
3955                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3956                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3957                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3958                  * pfn out of zone.
3959                  */
3960                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3961                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3962                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3963                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3964
3965                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3966 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3967                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3968                 if (!is_highmem_idx(zone))
3969                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3970 #endif
3971         }
3972 }
3973
3974 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3975 {
3976         int order, t;
3977         for_each_migratetype_order(order, t) {
3978                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3979                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3980         }
3981 }
3982
3983 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3984 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3985         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3986 #endif
3987
3988 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3989 {
3990 #ifdef CONFIG_MMU
3991         int batch;
3992
3993         /*
3994          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3995          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3996          *
3997          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3998          */
3999         batch = zone->managed_pages / 1024;
4000         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4001                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4002         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4003         if (batch < 1)
4004                 batch = 1;
4005
4006         /*
4007          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4008          * of 2 value was found to be more likely to have
4009          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4010          *
4011          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4012          * batches of pages, one task can end up with a lot
4013          * of pages of one half of the possible page colors
4014          * and the other with pages of the other colors.
4015          */
4016         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4017
4018         return batch;
4019
4020 #else
4021         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4022          * conditions.
4023          *
4024          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4025          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4026          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4027          *
4028          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4029          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4030          * can be a significant delay between the individual batches being
4031          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4032          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4033          */
4034         return 0;
4035 #endif
4036 }
4037
4038 /*
4039  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4040  * ->batch must never be higher then ->high.
4041  * The following function updates them in a safe manner without read side
4042  * locking.
4043  *
4044  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4045  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4046  *
4047  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4048  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4049  * exist).
4050  */
4051 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4052                 unsigned long batch)
4053 {
4054        /* start with a fail safe value for batch */
4055         pcp->batch = 1;
4056         smp_wmb();
4057
4058        /* Update high, then batch, in order */
4059         pcp->high = high;
4060         smp_wmb();
4061
4062         pcp->batch = batch;
4063 }
4064
4065 /* a companion to setup_pagelist_highmark() */
4066 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4067 {
4068         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4069 }
4070
4071 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4072 {
4073         struct per_cpu_pages *pcp;
4074         int migratetype;
4075
4076         memset(p, 0, sizeof(*p));
4077
4078         pcp = &p->pcp;
4079         pcp->count = 0;
4080         pageset_set_batch(p, batch);
4081         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4082                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4083 }
4084
4085 /*
4086  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4087  * to the value high for the pageset p.
4088  */
4089 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4090                                 unsigned long high)
4091 {
4092         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4093         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4094                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4095
4096         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4097 }
4098
4099 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4100 {
4101         int cpu;
4102
4103         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4104
4105         for_each_possible_cpu(cpu) {
4106                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4107
4108                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4109
4110                 if (percpu_pagelist_fraction)
4111                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4112                                 (zone->managed_pages /
4113                                         percpu_pagelist_fraction));
4114         }
4115 }
4116
4117 /*
4118  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4119  * Before this call only boot pagesets were available.
4120  */
4121 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4122 {
4123         struct zone *zone;
4124
4125         for_each_populated_zone(zone)
4126                 setup_zone_pageset(zone);
4127 }
4128
4129 static noinline __init_refok
4130 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4131 {
4132         int i;
4133         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4134         size_t alloc_size;
4135
4136         /*
4137          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4138          * per zone.
4139          */
4140         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4141                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4142         zone->wait_table_bits =
4143                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4144         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4145                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4146
4147         if (!slab_is_available()) {
4148                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4149                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4150         } else {
4151                 /*
4152                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4153                  * via memory hot-add.
4154                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4155                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4156                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4157                  * node itself as well.
4158                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4159                  * necessary.
4160                  */
4161                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4162         }
4163         if (!zone->wait_table)
4164                 return -ENOMEM;
4165
4166         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4167                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4168
4169         return 0;
4170 }
4171
4172 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4173 {
4174         /*
4175          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4176          * relies on the ability of the linker to provide the
4177          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4178          */
4179         zone->pageset = &boot_pageset;
4180
4181         if (zone->present_pages)
4182                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4183                         zone->name, zone->present_pages,
4184                                          zone_batchsize(zone));
4185 }
4186
4187 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4188                                         unsigned long zone_start_pfn,
4189                                         unsigned long size,
4190                                         enum memmap_context context)
4191 {
4192         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4193         int ret;
4194         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4195         if (ret)
4196                 return ret;
4197         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4198
4199         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4200
4201         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4202                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4203                         pgdat->node_id,
4204                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4205                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4206
4207         zone_init_free_lists(zone);
4208
4209         return 0;
4210 }
4211
4212 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4213 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4214 /*
4215  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4216  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4217  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4218  * alternative
4219  */
4220 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4221 {
4222         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4223         int i, nid;
4224         /*
4225          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4226          * when the kernel is running single-threaded.
4227          */
4228         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4229         static int __meminitdata last_nid;
4230
4231         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4232                 return last_nid;
4233
4234         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4235                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn) {
4236                         last_start_pfn = start_pfn;
4237                         last_end_pfn = end_pfn;
4238                         last_nid = nid;
4239                         return nid;
4240                 }
4241         /* This is a memory hole */
4242         return -1;
4243 }
4244 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4245
4246 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4247 {
4248         int nid;
4249
4250         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4251         if (nid >= 0)
4252                 return nid;
4253         /* just returns 0 */
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4258 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4259 {
4260         int nid;
4261
4262         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4263         if (nid >= 0 && nid != node)
4264                 return false;
4265         return true;
4266 }
4267 #endif
4268
4269 /**
4270  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4271  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4272  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4273  *
4274  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4275  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4276  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4277  */
4278 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4279 {
4280         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4281         int i, this_nid;
4282
4283         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4284                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4285                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4286
4287                 if (start_pfn < end_pfn)
4288                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4289                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4290                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4291         }
4292 }
4293
4294 /**
4295  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4296  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4297  *
4298  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4299  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4300  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4301  */
4302 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4303 {
4304         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4305         int i, this_nid;
4306
4307         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4308                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4309 }
4310
4311 /**
4312  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4313  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4314  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4315  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4316  *
4317  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4318  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4319  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4320  * PFNs will be 0.
4321  */
4322 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4323                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4324 {
4325         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4326         int i;
4327
4328         *start_pfn = -1UL;
4329         *end_pfn = 0;
4330
4331         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4332                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4333                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4334         }
4335
4336         if (*start_pfn == -1UL)
4337                 *start_pfn = 0;
4338 }
4339
4340 /*
4341  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4342  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4343  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4344  */
4345 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4346 {
4347         int zone_index;
4348         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4349                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4350                         continue;
4351
4352                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4353                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4354                         break;
4355         }
4356
4357         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4358         movable_zone = zone_index;
4359 }
4360
4361 /*
4362  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4363  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4364  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4365  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4366  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4367  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4368  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4369  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4370  */
4371 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4372                                         unsigned long zone_type,
4373                                         unsigned long node_start_pfn,
4374                                         unsigned long node_end_pfn,
4375                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4376                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4377 {
4378         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4379         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4380                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4381                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4382                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4383                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4384                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4385
4386                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4387                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4388                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4389                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4390
4391                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4392                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4393                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4394         }
4395 }
4396
4397 /*
4398  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4399  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4400  */
4401 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4402                                         unsigned long zone_type,
4403                                         unsigned long *ignored)
4404 {
4405         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4406         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4407
4408         /* Get the start and end of the node and zone */
4409         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4410         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4411         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4412         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4413                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4414                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4415
4416         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4417         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4418                 return 0;
4419
4420         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4421         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4422         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4423
4424         /* Return the spanned pages */
4425         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4426 }
4427
4428 /*
4429  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4430  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4431  */
4432 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4433                                 unsigned long range_start_pfn,
4434                                 unsigned long range_end_pfn)
4435 {
4436         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4437         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4438         int i;
4439
4440         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4441                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4442                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4443                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4444         }
4445         return nr_absent;
4446 }
4447
4448 /**
4449  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4450  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4451  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4452  *
4453  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4454  */
4455 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4456                                                         unsigned long end_pfn)
4457 {
4458         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4459 }
4460
4461 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4462 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4463                                         unsigned long zone_type,
4464                                         unsigned long *ignored)
4465 {
4466         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4467         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4468         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4469         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4470
4471         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4472         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4473         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4474
4475         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4476                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4477                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4478         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4479 }
4480
4481 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4482 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4483                                         unsigned long zone_type,
4484                                         unsigned long *zones_size)
4485 {
4486         return zones_size[zone_type];
4487 }
4488
4489 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4490                                                 unsigned long zone_type,
4491                                                 unsigned long *zholes_size)
4492 {
4493         if (!zholes_size)
4494                 return 0;
4495
4496         return zholes_size[zone_type];
4497 }
4498
4499 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4500
4501 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4502                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4503 {
4504         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4505         enum zone_type i;
4506
4507         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4508                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4509                                                                 zones_size);
4510         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4511
4512         realtotalpages = totalpages;
4513         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4514                 realtotalpages -=
4515                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4516                                                                 zholes_size);
4517         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4518         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4519                                                         realtotalpages);
4520 }
4521
4522 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4523 /*
4524  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4525  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4526  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4527  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4528  * bytes.
4529  */
4530 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4531 {
4532         unsigned long usemapsize;
4533
4534         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4535         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4536         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4537         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4538         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4539
4540         return usemapsize / 8;
4541 }
4542
4543 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4544                                 struct zone *zone,
4545                                 unsigned long zone_start_pfn,
4546                                 unsigned long zonesize)
4547 {
4548         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4549         zone->pageblock_flags = NULL;
4550         if (usemapsize)
4551                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4552                                                                    usemapsize);
4553 }
4554 #else
4555 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4556                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4557 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4558
4559 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4560
4561 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4562 void __init set_pageblock_order(void)
4563 {
4564         unsigned int order;
4565
4566         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4567         if (pageblock_order)
4568                 return;
4569
4570         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4571                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4572         else
4573                 order = MAX_ORDER - 1;
4574
4575         /*
4576          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4577          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4578          * powerpc.
4579          */
4580         pageblock_order = order;
4581 }
4582 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4583
4584 /*
4585  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4586  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4587  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4588  * the kernel config
4589  */
4590 void __init set_pageblock_order(void)
4591 {
4592 }
4593
4594 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4595
4596 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4597                                                    unsigned long present_pages)
4598 {
4599         unsigned long pages = spanned_pages;
4600
4601         /*
4602          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4603          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4604          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4605          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4606          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4607          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4608          */
4609         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4610             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4611                 pages = present_pages;
4612
4613         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Set up the zone data structures:
4618  *   - mark all pages reserved
4619  *   - mark all memory queues empty
4620  *   - clear the memory bitmaps
4621  *
4622  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4623  */
4624 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4625                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4626 {
4627         enum zone_type j;
4628         int nid = pgdat->node_id;
4629         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4630         int ret;
4631
4632         pgdat_resize_init(pgdat);
4633 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4634         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4635         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4636         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4637 #endif
4638         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4639         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4640         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4641
4642         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4643                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4644                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4645
4646                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4647                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4648                                                                 zholes_size);
4649
4650                 /*
4651                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4652                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4653                  * and per-cpu initialisations
4654                  */
4655                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4656                 if (freesize >= memmap_pages) {
4657                         freesize -= memmap_pages;
4658                         if (memmap_pages)
4659                                 printk(KERN_DEBUG
4660                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4661                                        zone_names[j], memmap_pages);
4662                 } else
4663                         printk(KERN_WARNING
4664                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4665                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4666
4667                 /* Account for reserved pages */
4668                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4669                         freesize -= dma_reserve;
4670                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4671                                         zone_names[0], dma_reserve);
4672                 }
4673
4674                 if (!is_highmem_idx(j))
4675                         nr_kernel_pages += freesize;
4676                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4677                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4678                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4679                 nr_all_pages += freesize;
4680
4681                 zone->spanned_pages = size;
4682                 zone->present_pages = realsize;
4683                 /*
4684                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4685                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4686                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4687                  */
4688                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4689 #ifdef CONFIG_NUMA
4690                 zone->node = nid;
4691                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4692                                                 / 100;
4693                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4694 #endif
4695                 zone->name = zone_names[j];
4696                 spin_lock_init(&zone->lock);
4697                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4698                 zone_seqlock_init(zone);
4699                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4700
4701                 zone_pcp_init(zone);
4702                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4703                 if (!size)
4704                         continue;
4705
4706                 set_pageblock_order();
4707                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4708                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4709                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4710                 BUG_ON(ret);
4711                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4712                 zone_start_pfn += size;
4713         }
4714 }
4715
4716 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4717 {
4718         /* Skip empty nodes */
4719         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4720                 return;
4721
4722 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4723         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4724         if (!pgdat->node_mem_map) {
4725                 unsigned long size, start, end;
4726                 struct page *map;
4727
4728                 /*
4729                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4730                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4731                  * for the buddy allocator to function correctly.
4732                  */
4733                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4734                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4735                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4736                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4737                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4738                 if (!map)
4739                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4740                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4741         }
4742 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4743         /*
4744          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4745          */
4746         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4747                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4748 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4749                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4750                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4751 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4752         }
4753 #endif
4754 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4755 }
4756
4757 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4758                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4759 {
4760         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4761
4762         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4763         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4764
4765         pgdat->node_id = nid;
4766         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4767         init_zone_allows_reclaim(nid);
4768         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4769
4770         alloc_node_mem_map(pgdat);
4771 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4772         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4773                 nid, (unsigned long)pgdat,
4774                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4775 #endif
4776
4777         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4778 }
4779
4780 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4781
4782 #if MAX_NUMNODES > 1
4783 /*
4784  * Figure out the number of possible node ids.
4785  */
4786 void __init setup_nr_node_ids(void)
4787 {
4788         unsigned int node;
4789         unsigned int highest = 0;
4790
4791         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4792                 highest = node;
4793         nr_node_ids = highest + 1;
4794 }
4795 #endif
4796
4797 /**
4798  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4799  *
4800  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4801  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4802  * all the nodes.
4803  *
4804  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4805  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4806  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4807  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4808  *
4809  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4810  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4811  * populated node map.
4812  *
4813  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4814  * requirement (single node).
4815  */
4816 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4817 {
4818         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4819         unsigned long start, end, mask;
4820         int last_nid = -1;
4821         int i, nid;
4822
4823         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4824                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4825                         last_nid = nid;
4826                         last_end = end;
4827                         continue;
4828                 }
4829
4830                 /*
4831                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4832                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4833                  * too coarse to separate the current node from the last.
4834                  */
4835                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4836                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4837                         mask <<= 1;
4838
4839                 /* accumulate all internode masks */
4840                 accl_mask |= mask;
4841         }
4842
4843         /* convert mask to number of pages */
4844         return ~accl_mask + 1;
4845 }
4846
4847 /* Find the lowest pfn for a node */
4848 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4849 {
4850         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4851         unsigned long start_pfn;
4852         int i;
4853
4854         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4855                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4856
4857         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4858                 printk(KERN_WARNING
4859                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4860                 return 0;
4861         }
4862
4863         return min_pfn;
4864 }
4865
4866 /**
4867  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4868  *
4869  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4870  * add_active_range().
4871  */
4872 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4873 {
4874         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4875 }
4876
4877 /*
4878  * early_calculate_totalpages()
4879  * Sum pages in active regions for movable zone.
4880  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4881  */
4882 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4883 {
4884         unsigned long totalpages = 0;
4885         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4886         int i, nid;
4887
4888         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4889                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4890
4891                 totalpages += pages;
4892                 if (pages)
4893                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4894         }
4895         return totalpages;
4896 }
4897
4898 /*
4899  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4900  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4901  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4902  * others
4903  */
4904 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4905 {
4906         int i, nid;
4907         unsigned long usable_startpfn;
4908         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4909         /* save the state before borrow the nodemask */
4910         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4911         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4912         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4913
4914         /*
4915          * If movablecore was specified, calculate what size of
4916          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4917          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4918          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4919          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4920          * what movablecore would have allowed.
4921          */
4922         if (required_movablecore) {
4923                 unsigned long corepages;
4924
4925                 /*
4926                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4927                  * was requested by the user
4928                  */
4929                 required_movablecore =
4930                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4931                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4932
4933                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4934         }
4935
4936         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
4937         if (!required_kernelcore)
4938                 goto out;
4939
4940         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4941         find_usable_zone_for_movable();
4942         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4943
4944 restart:
4945         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4946         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4947         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4948                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4949
4950                 /*
4951                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4952                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4953                  * amount of memory for the kernel
4954                  */
4955                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4956                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4957
4958                 /*
4959                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4960                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4961                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4962                  */
4963                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4964
4965                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4966                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4967                         unsigned long size_pages;
4968
4969                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4970                         if (start_pfn >= end_pfn)
4971                                 continue;
4972
4973                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4974                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4975                                 unsigned long kernel_pages;
4976                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4977                                                                 - start_pfn;
4978
4979                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4980                                                         kernelcore_remaining);
4981                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4982                                                         required_kernelcore);
4983
4984                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4985                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4986
4987                                         /*
4988                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4989                                          * that if we have to rebalance
4990                                          * kernelcore across nodes, we will
4991                                          * not double account here
4992                                          */
4993                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4994                                         continue;
4995                                 }
4996                                 start_pfn = usable_startpfn;
4997                         }
4998
4999                         /*
5000                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5001                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5002                          * number of pages used as kernelcore
5003                          */
5004                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5005                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5006                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5007                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5008
5009                         /*
5010                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5011                          * break if the kernelcore for this node has been
5012                          * satisified
5013                          */
5014                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5015                                                                 size_pages);
5016                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5017                         if (!kernelcore_remaining)
5018                                 break;
5019                 }
5020         }
5021
5022         /*
5023          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5024          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5025          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5026          * satisified
5027          */
5028         usable_nodes--;
5029         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5030                 goto restart;
5031
5032         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5033         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5034                 zone_movable_pfn[nid] =
5035                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5036
5037 out:
5038         /* restore the node_state */
5039         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5040 }
5041
5042 /* Any regular or high memory on that node ? */
5043 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5044 {
5045         enum zone_type zone_type;
5046
5047         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5048                 return;
5049
5050         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5051                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5052                 if (zone->present_pages) {
5053                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5054                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5055                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5056                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5057                         break;
5058                 }
5059         }
5060 }
5061
5062 /**
5063  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5064  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5065  *
5066  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5067  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5068  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5069  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5070  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5071  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5072  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5073  * at arch_max_dma_pfn.
5074  */
5075 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5076 {
5077         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5078         int i, nid;
5079
5080         /* Record where the zone boundaries are */
5081         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5082                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5083         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5084                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5085         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5086         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5087         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5088                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5089                         continue;
5090                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5091                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5092                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5093                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5094         }
5095         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5096         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5097
5098         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5099         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5100         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5101
5102         /* Print out the zone ranges */
5103         printk("Zone ranges:\n");
5104         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5105                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5106                         continue;
5107                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5108                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5109                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5110                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5111                 else
5112                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5113                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5114                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5115                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5116         }
5117
5118         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5119         printk("Movable zone start for each node\n");
5120         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5121                 if (zone_movable_pfn[i])
5122                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5123                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5124         }
5125
5126         /* Print out the early node map */
5127         printk("Early memory node ranges\n");
5128         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5129                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5130                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5131
5132         /* Initialise every node */
5133         mminit_verify_pageflags_layout();
5134         setup_nr_node_ids();
5135         for_each_online_node(nid) {
5136                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5137                 free_area_init_node(nid, NULL,
5138                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5139
5140                 /* Any memory on that node */
5141                 if (pgdat->node_present_pages)
5142                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5143                 check_for_memory(pgdat, nid);
5144         }
5145 }
5146
5147 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5148 {
5149         unsigned long long coremem;
5150         if (!p)
5151                 return -EINVAL;
5152
5153         coremem = memparse(p, &p);
5154         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5155
5156         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5157         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5158
5159         return 0;
5160 }
5161
5162 /*
5163  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5164  * cannot be reclaimed or migrated.
5165  */
5166 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5167 {
5168         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5169 }
5170
5171 /*
5172  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5173  * can be reclaimed or migrated.
5174  */
5175 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5176 {
5177         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5178 }
5179
5180 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5181 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5182
5183 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5184
5185 unsigned long free_reserved_area(unsigned long start, unsigned long end,
5186                                  int poison, char *s)
5187 {
5188         unsigned long pages, pos;
5189
5190         pos = start = PAGE_ALIGN(start);
5191         end &= PAGE_MASK;
5192         for (pages = 0; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5193                 if (poison)
5194                         memset((void *)pos, poison, PAGE_SIZE);
5195                 free_reserved_page(virt_to_page((void *)pos));
5196         }
5197
5198         if (pages && s)
5199                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%lx - %lx)\n",
5200                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5201
5202         return pages;
5203 }
5204
5205 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5206 void free_highmem_page(struct page *page)
5207 {
5208         __free_reserved_page(page);
5209         totalram_pages++;
5210         totalhigh_pages++;
5211 }
5212 #endif
5213
5214 /**
5215  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5216  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5217  *
5218  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5219  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5220  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5221  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5222  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5223  * smaller per-cpu batchsize.
5224  */
5225 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5226 {
5227         dma_reserve = new_dma_reserve;
5228 }
5229
5230 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5231 {
5232         free_area_init_node(0, zones_size,
5233                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5234 }
5235
5236 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5237                                  unsigned long action, void *hcpu)
5238 {
5239         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5240
5241         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5242                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5243                 drain_pages(cpu);
5244
5245                 /*
5246                  * Spill the event counters of the dead processor
5247                  * into the current processors event counters.
5248                  * This artificially elevates the count of the current
5249                  * processor.
5250                  */
5251                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5252
5253                 /*
5254                  * Zero the differential counters of the dead processor
5255                  * so that the vm statistics are consistent.
5256                  *
5257                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5258                  * race with what we are doing.
5259                  */
5260                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5261         }
5262         return NOTIFY_OK;
5263 }
5264
5265 void __init page_alloc_init(void)
5266 {
5267         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5268 }
5269
5270 /*
5271  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5272  *      or min_free_kbytes changes.
5273  */
5274 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5275 {
5276         struct pglist_data *pgdat;
5277         unsigned long reserve_pages = 0;
5278         enum zone_type i, j;
5279
5280         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5281                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5282                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5283                         unsigned long max = 0;
5284
5285                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5286                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5287                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5288                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5289                         }
5290
5291                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5292                         max += high_wmark_pages(zone);
5293
5294                         if (max > zone->managed_pages)
5295                                 max = zone->managed_pages;
5296                         reserve_pages += max;
5297                         /*
5298                          * Lowmem reserves are not available to
5299                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5300                          * kswapd tries to balance zones to their high
5301                          * watermark.  As a result, neither should be
5302                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5303                          * situation where reclaim has to clean pages
5304                          * in order to balance the zones.
5305                          */
5306                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5307                 }
5308         }
5309         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5310         totalreserve_pages = reserve_pages;
5311 }
5312
5313 /*
5314  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5315  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5316  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5317  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5318  */
5319 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5320 {
5321         struct pglist_data *pgdat;
5322         enum zone_type j, idx;
5323
5324         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5325                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5326                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5327                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5328
5329                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5330
5331                         idx = j;
5332                         while (idx) {
5333                                 struct zone *lower_zone;
5334
5335                                 idx--;
5336
5337                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5338                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5339
5340                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5341                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5342                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5343                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5344                         }
5345                 }
5346         }
5347
5348         /* update totalreserve_pages */
5349         calculate_totalreserve_pages();
5350 }
5351
5352 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5353 {
5354         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5355         unsigned long lowmem_pages = 0;
5356         struct zone *zone;
5357         unsigned long flags;
5358
5359         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5360         for_each_zone(zone) {
5361                 if (!is_highmem(zone))
5362                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5363         }
5364
5365         for_each_zone(zone) {
5366                 u64 tmp;
5367
5368                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5369                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5370                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5371                 if (is_highmem(zone)) {
5372                         /*
5373                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5374                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5375                          * value here.
5376                          *
5377                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5378                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5379                          * not be capped for highmem.
5380                          */
5381                         unsigned long min_pages;
5382
5383                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5384                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5385                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5386                 } else {
5387                         /*
5388                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5389                          * proportionate to the zone's size.
5390                          */
5391                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5392                 }
5393
5394                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5395                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5396
5397                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5398                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5399         }
5400
5401         /* update totalreserve_pages */
5402         calculate_totalreserve_pages();
5403 }
5404
5405 /**
5406  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5407  * or when memory is hot-{added|removed}
5408  *
5409  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5410  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5411  */
5412 void setup_per_zone_wmarks(void)
5413 {
5414         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5415         __setup_per_zone_wmarks();
5416         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5417 }
5418
5419 /*
5420  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5421  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5422  * to be referenced again before it is swapped out.
5423  *
5424  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5425  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5426  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5427  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5428  *
5429  * total     target    max
5430  * memory    ratio     inactive anon
5431  * -------------------------------------
5432  *   10MB       1         5MB
5433  *  100MB       1        50MB
5434  *    1GB       3       250MB
5435  *   10GB      10       0.9GB
5436  *  100GB      31         3GB
5437  *    1TB     101        10GB
5438  *   10TB     320        32GB
5439  */
5440 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5441 {
5442         unsigned int gb, ratio;
5443
5444         /* Zone size in gigabytes */
5445         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5446         if (gb)
5447                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5448         else
5449                 ratio = 1;
5450
5451         zone->inactive_ratio = ratio;
5452 }
5453
5454 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5455 {
5456         struct zone *zone;
5457
5458         for_each_zone(zone)
5459                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5460 }
5461
5462 /*
5463  * Initialise min_free_kbytes.
5464  *
5465  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5466  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5467  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5468  *
5469  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5470  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5471  *
5472  * which yields
5473  *
5474  * 16MB:        512k
5475  * 32MB:        724k
5476  * 64MB:        1024k
5477  * 128MB:       1448k
5478  * 256MB:       2048k
5479  * 512MB:       2896k
5480  * 1024MB:      4096k
5481  * 2048MB:      5792k
5482  * 4096MB:      8192k
5483  * 8192MB:      11584k
5484  * 16384MB:     16384k
5485  */
5486 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5487 {
5488         unsigned long lowmem_kbytes;
5489
5490         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5491
5492         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5493         if (min_free_kbytes < 128)
5494                 min_free_kbytes = 128;
5495         if (min_free_kbytes > 65536)
5496                 min_free_kbytes = 65536;
5497         setup_per_zone_wmarks();
5498         refresh_zone_stat_thresholds();
5499         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5500         setup_per_zone_inactive_ratio();
5501         return 0;
5502 }
5503 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5504
5505 /*
5506  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5507  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5508  *      changes.
5509  */
5510 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5511         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5512 {
5513         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5514         if (write)
5515                 setup_per_zone_wmarks();
5516         return 0;
5517 }
5518
5519 #ifdef CONFIG_NUMA
5520 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5521         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5522 {
5523         struct zone *zone;
5524         int rc;
5525
5526         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5527         if (rc)
5528                 return rc;
5529
5530         for_each_zone(zone)
5531                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5532                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5533         return 0;
5534 }
5535
5536 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5537         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5538 {
5539         struct zone *zone;
5540         int rc;
5541
5542         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5543         if (rc)
5544                 return rc;
5545
5546         for_each_zone(zone)
5547                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5548                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5549         return 0;
5550 }
5551 #endif
5552
5553 /*
5554  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5555  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5556  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5557  *
5558  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5559  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5560  * if in function of the boot time zone sizes.
5561  */
5562 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5563         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5564 {
5565         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5566         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5567         return 0;
5568 }
5569
5570 /*
5571  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5572  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5573  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5574  */
5575
5576 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5577         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5578 {
5579         struct zone *zone;
5580         unsigned int cpu;
5581         int ret;
5582
5583         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5584         if (!write || (ret < 0))
5585                 return ret;
5586
5587         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5588         for_each_populated_zone(zone) {
5589                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5590                         unsigned long  high;
5591                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5592                         setup_pagelist_highmark(
5593                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5594                 }
5595         }
5596         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5597         return 0;
5598 }
5599
5600 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5601
5602 #ifdef CONFIG_NUMA
5603 static int __init set_hashdist(char *str)
5604 {
5605         if (!str)
5606                 return 0;
5607         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5608         return 1;
5609 }
5610 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5611 #endif
5612
5613 /*
5614  * allocate a large system hash table from bootmem
5615  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5616  *   quantity of entries
5617  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5618  */
5619 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5620                                      unsigned long bucketsize,
5621                                      unsigned long numentries,
5622                                      int scale,
5623                                      int flags,
5624                                      unsigned int *_hash_shift,
5625                                      unsigned int *_hash_mask,
5626                                      unsigned long low_limit,
5627                                      unsigned long high_limit)
5628 {
5629         unsigned long long max = high_limit;
5630         unsigned long log2qty, size;
5631         void *table = NULL;
5632
5633         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5634         if (!numentries) {
5635                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5636                 numentries = nr_kernel_pages;
5637                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5638                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5639                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5640
5641                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5642                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5643                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5644                 else
5645                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5646
5647                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5648                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5649                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5650                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5651                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5652                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5653                                 BUG_ON(!numentries);
5654                         }
5655                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5656                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5657         }
5658         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5659
5660         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5661         if (max == 0) {
5662                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5663                 do_div(max, bucketsize);
5664         }
5665         max = min(max, 0x80000000ULL);
5666
5667         if (numentries < low_limit)
5668                 numentries = low_limit;
5669         if (numentries > max)
5670                 numentries = max;
5671
5672         log2qty = ilog2(numentries);
5673
5674         do {
5675                 size = bucketsize << log2qty;
5676                 if (flags & HASH_EARLY)
5677                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5678                 else if (hashdist)
5679                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5680                 else {
5681                         /*
5682                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5683                          * some pages at the end of hash table which
5684                          * alloc_pages_exact() automatically does
5685                          */
5686                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5687                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5688                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5689                         }
5690                 }
5691         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5692
5693         if (!table)
5694                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5695
5696         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5697                tablename,
5698                (1UL << log2qty),
5699                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5700                size);
5701
5702         if (_hash_shift)
5703                 *_hash_shift = log2qty;
5704         if (_hash_mask)
5705                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5706
5707         return table;
5708 }
5709
5710 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5711 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5712                                                         unsigned long pfn)
5713 {
5714 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5715         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5716 #else
5717         return zone->pageblock_flags;
5718 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5719 }
5720
5721 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5722 {
5723 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5724         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5725         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5726 #else
5727         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5728         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5729 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5730 }
5731
5732 /**
5733  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5734  * @page: The page within the block of interest
5735  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5736  * @end_bitidx: The last bit of interest
5737  * returns pageblock_bits flags
5738  */
5739 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5740                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5741 {
5742         struct zone *zone;
5743         unsigned long *bitmap;
5744         unsigned long pfn, bitidx;
5745         unsigned long flags = 0;
5746         unsigned long value = 1;
5747
5748         zone = page_zone(page);
5749         pfn = page_to_pfn(page);
5750         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5751         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5752
5753         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5754                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5755                         flags |= value;
5756
5757         return flags;
5758 }
5759
5760 /**
5761  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5762  * @page: The page within the block of interest
5763  * @start_bitidx: The first bit of interest
5764  * @end_bitidx: The last bit of interest
5765  * @flags: The flags to set
5766  */
5767 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5768                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5769 {
5770         struct zone *zone;
5771         unsigned long *bitmap;
5772         unsigned long pfn, bitidx;
5773         unsigned long value = 1;
5774
5775         zone = page_zone(page);
5776         pfn = page_to_pfn(page);
5777         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5778         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5779         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5780
5781         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5782                 if (flags & value)
5783                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5784                 else
5785                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5786 }
5787
5788 /*
5789  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5790  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5791  *
5792  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5793  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5794  * expect this function should be exact.
5795  */
5796 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5797                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5798 {
5799         unsigned long pfn, iter, found;
5800         int mt;
5801
5802         /*
5803          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5804          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5805          */
5806         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5807                 return false;
5808         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5809         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5810                 return false;
5811
5812         pfn = page_to_pfn(page);
5813         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5814                 unsigned long check = pfn + iter;
5815
5816                 if (!pfn_valid_within(check))
5817                         continue;
5818
5819                 page = pfn_to_page(check);
5820                 /*
5821                  * We can't use page_count without pin a page
5822                  * because another CPU can free compound page.
5823                  * This check already skips compound tails of THP
5824                  * because their page->_count is zero at all time.
5825                  */
5826                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5827                         if (PageBuddy(page))
5828                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5829                         continue;
5830                 }
5831
5832                 /*
5833                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5834                  * page_count() is not 0.
5835                  */
5836                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5837                         continue;
5838
5839                 if (!PageLRU(page))
5840                         found++;
5841                 /*
5842                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5843                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5844                  * and it still to be fixed.
5845                  */
5846                 /*
5847                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5848                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5849                  *
5850                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
5851                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
5852                  * page at boot.
5853                  */
5854                 if (found > count)
5855                         return true;
5856         }
5857         return false;
5858 }
5859
5860 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
5861 {
5862         struct zone *zone;
5863         unsigned long pfn;
5864
5865         /*
5866          * We have to be careful here because we are iterating over memory
5867          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
5868          * the zone but still within the section.
5869          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
5870          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
5871          */
5872         if (!node_online(page_to_nid(page)))
5873                 return false;
5874
5875         zone = page_zone(page);
5876         pfn = page_to_pfn(page);
5877         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
5878                 return false;
5879
5880         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
5881 }
5882
5883 #ifdef CONFIG_CMA
5884
5885 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
5886 {
5887         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5888                              pageblock_nr_pages) - 1);
5889 }
5890
5891 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
5892 {
5893         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
5894                                 pageblock_nr_pages));
5895 }
5896
5897 /* [start, end) must belong to a single zone. */
5898 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
5899                                         unsigned long start, unsigned long end)
5900 {
5901         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
5902         unsigned long nr_reclaimed;
5903         unsigned long pfn = start;
5904         unsigned int tries = 0;
5905         int ret = 0;
5906
5907         migrate_prep();
5908
5909         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
5910                 if (fatal_signal_pending(current)) {
5911                         ret = -EINTR;
5912                         break;
5913                 }
5914
5915                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
5916                         cc->nr_migratepages = 0;
5917                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
5918                                                          pfn, end, true);
5919                         if (!pfn) {
5920                                 ret = -EINTR;
5921                                 break;
5922                         }
5923                         tries = 0;
5924                 } else if (++tries == 5) {
5925                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
5926                         break;
5927                 }
5928
5929                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
5930                                                         &cc->migratepages);
5931                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
5932
5933                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
5934                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
5935         }
5936         if (ret < 0) {
5937                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
5938                 return ret;
5939         }
5940         return 0;
5941 }
5942
5943 /**
5944  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
5945  * @start:      start PFN to allocate
5946  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
5947  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
5948  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
5949  *                      in range must have the same migratetype and it must
5950  *                      be either of the two.
5951  *
5952  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
5953  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
5954  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
5955  * pages fall in.
5956  *
5957  * The PFN range must belong to a single zone.
5958  *
5959  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
5960  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
5961  * need to be freed with free_contig_range().
5962  */
5963 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
5964                        unsigned migratetype)
5965 {
5966         unsigned long outer_start, outer_end;
5967         int ret = 0, order;
5968
5969         struct compact_control cc = {
5970                 .nr_migratepages = 0,
5971                 .order = -1,
5972                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
5973                 .sync = true,
5974                 .ignore_skip_hint = true,
5975         };
5976         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
5977
5978         /*
5979          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
5980          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
5981          * have different sizes, and due to the way page allocator
5982          * work, we align the range to biggest of the two pages so
5983          * that page allocator won't try to merge buddies from
5984          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
5985          * other migration type.
5986          *
5987          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
5988          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
5989          * we are interested in).  This will put all the pages in
5990          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
5991          *
5992          * When this is done, we take the pages in range from page
5993          * allocator removing them from the buddy system.  This way
5994          * page allocator will never consider using them.
5995          *
5996          * This lets us mark the pageblocks back as
5997          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
5998          * aligned range but not in the unaligned, original range are
5999          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6000          */
6001
6002         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6003                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6004                                        false);
6005         if (ret)
6006                 return ret;
6007
6008         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6009         if (ret)
6010                 goto done;
6011
6012         /*
6013          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6014          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6015          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6016          * What we are going to do is to allocate all pages from
6017          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6018          *
6019          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6020          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6021          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6022          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6023          * once this is done free the pages we are not interested in.
6024          *
6025          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6026          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6027          */
6028
6029         lru_add_drain_all();
6030         drain_all_pages();
6031
6032         order = 0;
6033         outer_start = start;
6034         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6035                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6036                         ret = -EBUSY;
6037                         goto done;
6038                 }
6039                 outer_start &= ~0UL << order;
6040         }
6041
6042         /* Make sure the range is really isolated. */
6043         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6044                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6045                        outer_start, end);
6046                 ret = -EBUSY;
6047                 goto done;
6048         }
6049
6050
6051         /* Grab isolated pages from freelists. */
6052         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6053         if (!outer_end) {
6054                 ret = -EBUSY;
6055                 goto done;
6056         }
6057
6058         /* Free head and tail (if any) */
6059         if (start != outer_start)
6060                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6061         if (end != outer_end)
6062                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6063
6064 done:
6065         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6066                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6067         return ret;
6068 }
6069
6070 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6071 {
6072         unsigned int count = 0;
6073
6074         for (; nr_pages--; pfn++) {
6075                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6076
6077                 count += page_count(page) != 1;
6078                 __free_page(page);
6079         }
6080         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6081 }
6082 #endif
6083
6084 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6085 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6086 {
6087         struct zone *zone = data;
6088         int cpu;
6089         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6090
6091         for_each_possible_cpu(cpu) {
6092                 struct per_cpu_pageset *pset;
6093                 struct per_cpu_pages *pcp;
6094
6095                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6096                 pcp = &pset->pcp;
6097
6098                 local_irq_save(flags);
6099                 if (pcp->count > 0)
6100                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6101                 drain_zonestat(zone, pset);
6102                 setup_pageset(pset, batch);
6103                 local_irq_restore(flags);
6104         }
6105         return 0;
6106 }
6107
6108 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6109 {
6110         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6111         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6112         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6113 }
6114 #endif
6115
6116 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6117 {
6118         unsigned long flags;
6119         int cpu;
6120         struct per_cpu_pageset *pset;
6121
6122         /* avoid races with drain_pages()  */
6123         local_irq_save(flags);
6124         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6125                 for_each_online_cpu(cpu) {
6126                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6127                         drain_zonestat(zone, pset);
6128                 }
6129                 free_percpu(zone->pageset);
6130                 zone->pageset = &boot_pageset;
6131         }
6132         local_irq_restore(flags);
6133 }
6134
6135 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6136 /*
6137  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6138  */
6139 void
6140 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6141 {
6142         struct page *page;
6143         struct zone *zone;
6144         int order, i;
6145         unsigned long pfn;
6146         unsigned long flags;
6147         /* find the first valid pfn */
6148         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6149                 if (pfn_valid(pfn))
6150                         break;
6151         if (pfn == end_pfn)
6152                 return;
6153         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6154         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6155         pfn = start_pfn;
6156         while (pfn < end_pfn) {
6157                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6158                         pfn++;
6159                         continue;
6160                 }
6161                 page = pfn_to_page(pfn);
6162                 /*
6163                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6164                  * page_count() is not 0.
6165                  */
6166                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6167                         pfn++;
6168                         SetPageReserved(page);
6169                         continue;
6170                 }
6171
6172                 BUG_ON(page_count(page));
6173                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6174                 order = page_order(page);
6175 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6176                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6177                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6178 #endif
6179                 list_del(&page->lru);
6180                 rmv_page_order(page);
6181                 zone->free_area[order].nr_free--;
6182                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6183                         SetPageReserved((page+i));
6184                 pfn += (1 << order);
6185         }
6186         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6187 }
6188 #endif
6189
6190 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6191 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6192 {
6193         struct zone *zone = page_zone(page);
6194         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6195         unsigned long flags;
6196         int order;
6197
6198         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6199         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6200                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6201
6202                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6203                         break;
6204         }
6205         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6206
6207         return order < MAX_ORDER;
6208 }
6209 #endif
6210
6211 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6212         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6213         {1UL << PG_error,               "error"         },
6214         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6215         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6216         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6217         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6218         {1UL << PG_active,              "active"        },
6219         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6220         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6221         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6222         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6223         {1UL << PG_private,             "private"       },
6224         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6225         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6226 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6227         {1UL << PG_head,                "head"          },
6228         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6229 #else
6230         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6231 #endif
6232         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6233         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6234         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6235         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6236         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6237 #ifdef CONFIG_MMU
6238         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6239 #endif
6240 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6241         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6242 #endif
6243 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6244         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6245 #endif
6246 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6247         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6248 #endif
6249 };
6250
6251 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6252 {
6253         const char *delim = "";
6254         unsigned long mask;
6255         int i;
6256
6257         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6258
6259         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6260
6261         /* remove zone id */
6262         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6263
6264         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6265
6266                 mask = pageflag_names[i].mask;
6267                 if ((flags & mask) != mask)
6268                         continue;
6269
6270                 flags &= ~mask;
6271                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6272                 delim = "|";
6273         }
6274
6275         /* check for left over flags */
6276         if (flags)
6277                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6278
6279         printk(")\n");
6280 }
6281
6282 void dump_page(struct page *page)
6283 {
6284         printk(KERN_ALERT
6285                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6286                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6287                 page->mapping, page->index);
6288         dump_page_flags(page->flags);
6289         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6290 }