mm: convert mm->nr_ptes to atomic_long_t
[linux-drm-fsl-dcu.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/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
493  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
494  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
495  * serialized by zone->lock.
496  *
497  * For recording page's order, we use page_private(page).
498  */
499 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
500                                                                 int order)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
503                 return 0;
504
505         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                 return 0;
507
508         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512
513         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
515                 return 1;
516         }
517         return 0;
518 }
519
520 /*
521  * Freeing function for a buddy system allocator.
522  *
523  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
524  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
525  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
526  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
527  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
528  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
529  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
530  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
531  * parts of the VM system.
532  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
533  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
534  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
535  * field.
536  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
537  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
538  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
539  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
540  * triggers coalescing into a block of larger size.
541  *
542  * -- nyc
543  */
544
545 static inline void __free_one_page(struct page *page,
546                 struct zone *zone, unsigned int order,
547                 int migratetype)
548 {
549         unsigned long page_idx;
550         unsigned long combined_idx;
551         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
552         struct page *buddy;
553
554         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
580                                                   migratetype);
581                 } else {
582                         list_del(&buddy->lru);
583                         zone->free_area[order].nr_free--;
584                         rmv_page_order(buddy);
585                 }
586                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
587                 page = page + (combined_idx - page_idx);
588                 page_idx = combined_idx;
589                 order++;
590         }
591         set_page_order(page, order);
592
593         /*
594          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
595          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
596          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
597          * that is happening, add the free page to the tail of the list
598          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
599          * as a higher order page
600          */
601         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
602                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
603                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
604                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
606                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
607                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
608                         list_add_tail(&page->lru,
609                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
610                         goto out;
611                 }
612         }
613
614         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615 out:
616         zone->free_area[order].nr_free++;
617 }
618
619 static inline int free_pages_check(struct page *page)
620 {
621         if (unlikely(page_mapcount(page) |
622                 (page->mapping != NULL)  |
623                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
624                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
625                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
626                 bad_page(page);
627                 return 1;
628         }
629         page_cpupid_reset_last(page);
630         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
631                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Frees a number of pages from the PCP lists
637  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
638  * count is the number of pages to free.
639  *
640  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
641  * see if this freeing clears that state.
642  *
643  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
644  * pinned" detection logic.
645  */
646 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
647                                         struct per_cpu_pages *pcp)
648 {
649         int migratetype = 0;
650         int batch_free = 0;
651         int to_free = count;
652
653         spin_lock(&zone->lock);
654         zone->pages_scanned = 0;
655
656         while (to_free) {
657                 struct page *page;
658                 struct list_head *list;
659
660                 /*
661                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
662                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
663                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
664                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
665                  * lists
666                  */
667                 do {
668                         batch_free++;
669                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
670                                 migratetype = 0;
671                         list = &pcp->lists[migratetype];
672                 } while (list_empty(list));
673
674                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
675                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
676                         batch_free = to_free;
677
678                 do {
679                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
680
681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
682                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
683                         list_del(&page->lru);
684                         mt = get_freepage_migratetype(page);
685                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
686                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
687                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
688                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
689                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
690                                 if (is_migrate_cma(mt))
691                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
692                         }
693                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
694         }
695         spin_unlock(&zone->lock);
696 }
697
698 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
699                                 int migratetype)
700 {
701         spin_lock(&zone->lock);
702         zone->pages_scanned = 0;
703
704         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
705         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
706                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
707         spin_unlock(&zone->lock);
708 }
709
710 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
711 {
712         int i;
713         int bad = 0;
714
715         trace_mm_page_free(page, order);
716         kmemcheck_free_shadow(page, order);
717
718         if (PageAnon(page))
719                 page->mapping = NULL;
720         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 bad += free_pages_check(page + i);
722         if (bad)
723                 return false;
724
725         if (!PageHighMem(page)) {
726                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
729                                            PAGE_SIZE << order);
730         }
731         arch_free_page(page, order);
732         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
733
734         return true;
735 }
736
737 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
738 {
739         unsigned long flags;
740         int migratetype;
741
742         if (!free_pages_prepare(page, order))
743                 return;
744
745         local_irq_save(flags);
746         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
747         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
748         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
749         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
750         local_irq_restore(flags);
751 }
752
753 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned int nr_pages = 1 << order;
756         struct page *p = page;
757         unsigned int loop;
758
759         prefetchw(p);
760         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
761                 prefetchw(p + 1);
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         }
765         __ClearPageReserved(p);
766         set_page_count(p, 0);
767
768         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
769         set_page_refcounted(page);
770         __free_pages(page, order);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_CMA
774 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
775 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
776 {
777         unsigned i = pageblock_nr_pages;
778         struct page *p = page;
779
780         do {
781                 __ClearPageReserved(p);
782                 set_page_count(p, 0);
783         } while (++p, --i);
784
785         set_page_refcounted(page);
786         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
787         __free_pages(page, pageblock_order);
788         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area *area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1015  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1016  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1017  *
1018  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1019  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1020  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1021  *
1022  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1023  * if it was unchanged).
1024  */
1025 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                   int start_type, int fallback_type)
1027 {
1028         int current_order = page_order(page);
1029
1030         /*
1031          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1032          * buddy pages to CMA itself.
1033          */
1034         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1035                 return fallback_type;
1036
1037         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1038         if (current_order >= pageblock_order) {
1039                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1040                 return start_type;
1041         }
1042
1043         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1044             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1045             page_group_by_mobility_disabled) {
1046                 int pages;
1047
1048                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1049
1050                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1051                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1052                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1053
1054                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1055                         return start_type;
1056                 }
1057
1058         }
1059
1060         return fallback_type;
1061 }
1062
1063 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1064 static inline struct page *
1065 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1066 {
1067         struct free_area *area;
1068         int current_order;
1069         struct page *page;
1070         int migratetype, new_type, i;
1071
1072         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1073         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1074                                                 --current_order) {
1075                 for (i = 0;; i++) {
1076                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1077
1078                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1079                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1080                                 break;
1081
1082                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1083                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1084                                 continue;
1085
1086                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1087                                         struct page, lru);
1088                         area->nr_free--;
1089
1090                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1091                                                           start_migratetype,
1092                                                           migratetype);
1093
1094                         /* Remove the page from the freelists */
1095                         list_del(&page->lru);
1096                         rmv_page_order(page);
1097
1098                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1099                                new_type);
1100
1101                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1102                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1103
1104                         return page;
1105                 }
1106         }
1107
1108         return NULL;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1113  * Call me with the zone->lock already held.
1114  */
1115 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1116                                                 int migratetype)
1117 {
1118         struct page *page;
1119
1120 retry_reserve:
1121         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1122
1123         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1124                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1125
1126                 /*
1127                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1128                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1129                  * and we want just one call site
1130                  */
1131                 if (!page) {
1132                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1133                         goto retry_reserve;
1134                 }
1135         }
1136
1137         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1138         return page;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1143  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1144  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1145  */
1146 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1147                         unsigned long count, struct list_head *list,
1148                         int migratetype, int cold)
1149 {
1150         int mt = migratetype, i;
1151
1152         spin_lock(&zone->lock);
1153         for (i = 0; i < count; ++i) {
1154                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1155                 if (unlikely(page == NULL))
1156                         break;
1157
1158                 /*
1159                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1160                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1161                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1162                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1163                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1164                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1165                  * properly.
1166                  */
1167                 if (likely(cold == 0))
1168                         list_add(&page->lru, list);
1169                 else
1170                         list_add_tail(&page->lru, list);
1171                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1172                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1173                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1174                                 mt = migratetype;
1175                 }
1176                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1177                 list = &page->lru;
1178                 if (is_migrate_cma(mt))
1179                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1180                                               -(1 << order));
1181         }
1182         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1183         spin_unlock(&zone->lock);
1184         return i;
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188 /*
1189  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1190  * currently executing processor on remote nodes after they have
1191  * expired.
1192  *
1193  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1194  * a single processor.
1195  */
1196 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1197 {
1198         unsigned long flags;
1199         int to_drain;
1200         unsigned long batch;
1201
1202         local_irq_save(flags);
1203         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1204         if (pcp->count >= batch)
1205                 to_drain = batch;
1206         else
1207                 to_drain = pcp->count;
1208         if (to_drain > 0) {
1209                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1210                 pcp->count -= to_drain;
1211         }
1212         local_irq_restore(flags);
1213 }
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * Drain pages of the indicated processor.
1218  *
1219  * The processor must either be the current processor and the
1220  * thread pinned to the current processor or a processor that
1221  * is not online.
1222  */
1223 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         struct zone *zone;
1227
1228         for_each_populated_zone(zone) {
1229                 struct per_cpu_pageset *pset;
1230                 struct per_cpu_pages *pcp;
1231
1232                 local_irq_save(flags);
1233                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1234
1235                 pcp = &pset->pcp;
1236                 if (pcp->count) {
1237                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1238                         pcp->count = 0;
1239                 }
1240                 local_irq_restore(flags);
1241         }
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1246  */
1247 void drain_local_pages(void *arg)
1248 {
1249         drain_pages(smp_processor_id());
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1254  *
1255  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1256  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1257  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1258  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1259  * before the call to on_each_cpu_mask().
1260  */
1261 void drain_all_pages(void)
1262 {
1263         int cpu;
1264         struct per_cpu_pageset *pcp;
1265         struct zone *zone;
1266
1267         /*
1268          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1269          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1270          */
1271         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1272
1273         /*
1274          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1275          * as offline notification will cause the notified
1276          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1277          * disables preemption as part of its processing
1278          */
1279         for_each_online_cpu(cpu) {
1280                 bool has_pcps = false;
1281                 for_each_populated_zone(zone) {
1282                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1283                         if (pcp->pcp.count) {
1284                                 has_pcps = true;
1285                                 break;
1286                         }
1287                 }
1288                 if (has_pcps)
1289                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1290                 else
1291                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1292         }
1293         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1294 }
1295
1296 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1297
1298 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1299 {
1300         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1301         unsigned long flags;
1302         int order, t;
1303         struct list_head *curr;
1304
1305         if (zone_is_empty(zone))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1309
1310         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1311         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1312                 if (pfn_valid(pfn)) {
1313                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1314
1315                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1316                                 swsusp_unset_page_free(page);
1317                 }
1318
1319         for_each_migratetype_order(order, t) {
1320                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1321                         unsigned long i;
1322
1323                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1324                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1325                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1326                 }
1327         }
1328         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_PM */
1331
1332 /*
1333  * Free a 0-order page
1334  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1335  */
1336 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1337 {
1338         struct zone *zone = page_zone(page);
1339         struct per_cpu_pages *pcp;
1340         unsigned long flags;
1341         int migratetype;
1342
1343         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1344                 return;
1345
1346         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1347         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1348         local_irq_save(flags);
1349         __count_vm_event(PGFREE);
1350
1351         /*
1352          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1353          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1354          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1355          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1356          * excessively into the page allocator
1357          */
1358         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1359                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1360                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1361                         goto out;
1362                 }
1363                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1364         }
1365
1366         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1367         if (cold)
1368                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1369         else
1370                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1371         pcp->count++;
1372         if (pcp->count >= pcp->high) {
1373                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1374                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1375                 pcp->count -= batch;
1376         }
1377
1378 out:
1379         local_irq_restore(flags);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Free a list of 0-order pages
1384  */
1385 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1386 {
1387         struct page *page, *next;
1388
1389         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1390                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1391                 free_hot_cold_page(page, cold);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1397  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1398  * Each sub-page must be freed individually.
1399  *
1400  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1401  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1402  */
1403 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         int i;
1406
1407         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1408         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1409
1410 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1411         /*
1412          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1413          * otherwise free the whole shadow.
1414          */
1415         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1416                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1417 #endif
1418
1419         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1420                 set_page_refcounted(page + i);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1423
1424 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1425 {
1426         unsigned long watermark;
1427         struct zone *zone;
1428         int mt;
1429
1430         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1431
1432         zone = page_zone(page);
1433         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1434
1435         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1436                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1437                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1438                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1439                         return 0;
1440
1441                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1442         }
1443
1444         /* Remove page from free list */
1445         list_del(&page->lru);
1446         zone->free_area[order].nr_free--;
1447         rmv_page_order(page);
1448
1449         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1450         if (order >= pageblock_order - 1) {
1451                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1452                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1453                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1454                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1455                                 set_pageblock_migratetype(page,
1456                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1457                 }
1458         }
1459
1460         return 1UL << order;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1465  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1466  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1467  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1468  * are enabled.
1469  *
1470  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1471  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1472  */
1473 int split_free_page(struct page *page)
1474 {
1475         unsigned int order;
1476         int nr_pages;
1477
1478         order = page_order(page);
1479
1480         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1481         if (!nr_pages)
1482                 return 0;
1483
1484         /* Split into individual pages */
1485         set_page_refcounted(page);
1486         split_page(page, order);
1487         return nr_pages;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1492  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1493  * or two.
1494  */
1495 static inline
1496 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1497                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1498                         int migratetype)
1499 {
1500         unsigned long flags;
1501         struct page *page;
1502         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1503
1504 again:
1505         if (likely(order == 0)) {
1506                 struct per_cpu_pages *pcp;
1507                 struct list_head *list;
1508
1509                 local_irq_save(flags);
1510                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1511                 list = &pcp->lists[migratetype];
1512                 if (list_empty(list)) {
1513                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1514                                         pcp->batch, list,
1515                                         migratetype, cold);
1516                         if (unlikely(list_empty(list)))
1517                                 goto failed;
1518                 }
1519
1520                 if (cold)
1521                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1522                 else
1523                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1524
1525                 list_del(&page->lru);
1526                 pcp->count--;
1527         } else {
1528                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1529                         /*
1530                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1531                          *
1532                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1533                          * properly detect and handle allocation failures.
1534                          *
1535                          * We most definitely don't want callers attempting to
1536                          * allocate greater than order-1 page units with
1537                          * __GFP_NOFAIL.
1538                          */
1539                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1540                 }
1541                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1542                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1543                 spin_unlock(&zone->lock);
1544                 if (!page)
1545                         goto failed;
1546                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1547                                           get_pageblock_migratetype(page));
1548         }
1549
1550         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1551         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1552         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1553         local_irq_restore(flags);
1554
1555         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1556         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1557                 goto again;
1558         return page;
1559
1560 failed:
1561         local_irq_restore(flags);
1562         return NULL;
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1566
1567 static struct {
1568         struct fault_attr attr;
1569
1570         u32 ignore_gfp_highmem;
1571         u32 ignore_gfp_wait;
1572         u32 min_order;
1573 } fail_page_alloc = {
1574         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1575         .ignore_gfp_wait = 1,
1576         .ignore_gfp_highmem = 1,
1577         .min_order = 1,
1578 };
1579
1580 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1581 {
1582         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1583 }
1584 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1585
1586 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1587 {
1588         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1589                 return false;
1590         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1591                 return false;
1592         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1593                 return false;
1594         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1595                 return false;
1596
1597         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1598 }
1599
1600 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1601
1602 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1603 {
1604         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1605         struct dentry *dir;
1606
1607         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1608                                         &fail_page_alloc.attr);
1609         if (IS_ERR(dir))
1610                 return PTR_ERR(dir);
1611
1612         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1613                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1614                 goto fail;
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.min_order))
1620                 goto fail;
1621
1622         return 0;
1623 fail:
1624         debugfs_remove_recursive(dir);
1625
1626         return -ENOMEM;
1627 }
1628
1629 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1630
1631 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1632
1633 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1634
1635 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1636 {
1637         return false;
1638 }
1639
1640 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1641
1642 /*
1643  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1644  * of the allocation.
1645  */
1646 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1647                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1648 {
1649         /* free_pages my go negative - that's OK */
1650         long min = mark;
1651         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1652         int o;
1653         long free_cma = 0;
1654
1655         free_pages -= (1 << order) - 1;
1656         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1657                 min -= min / 2;
1658         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1659                 min -= min / 4;
1660 #ifdef CONFIG_CMA
1661         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1662         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1663                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1664 #endif
1665
1666         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1667                 return false;
1668         for (o = 0; o < order; o++) {
1669                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1670                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1671
1672                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1673                 min >>= 1;
1674
1675                 if (free_pages <= min)
1676                         return false;
1677         }
1678         return true;
1679 }
1680
1681 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1682                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1683 {
1684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1685                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1686 }
1687
1688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1689                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1690 {
1691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1692
1693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1697                                                                 free_pages);
1698 }
1699
1700 #ifdef CONFIG_NUMA
1701 /*
1702  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1703  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1704  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1705  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1706  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1707  *
1708  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1709  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1710  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1711  *
1712  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1713  * nothing and returns NULL.
1714  *
1715  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1716  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1717  *
1718  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1719  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1720  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1721  * quickly as we can.
1722  */
1723 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1724 {
1725         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1726         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1727
1728         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1729         if (!zlc)
1730                 return NULL;
1731
1732         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1733                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1734                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1735         }
1736
1737         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1738                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1739                                         &node_states[N_MEMORY];
1740         return allowednodes;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1745  * if it is worth looking at further for free memory:
1746  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1747  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1748  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1749  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1750  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1751  * else return false (zero) if it is not.
1752  *
1753  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1754  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1755  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1756  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1757  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1758  * into the second scan of the zonelist.
1759  *
1760  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1761  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1762  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1763  * unturned looking for a free page.
1764  */
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770         int n;                          /* node that zone *z is on */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return 1;
1775
1776         i = z - zonelist->_zonerefs;
1777         n = zlc->z_to_n[i];
1778
1779         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1780         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1785  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1786  * from that zone don't waste time re-examining it.
1787  */
1788 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1789 {
1790         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1791         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1792
1793         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1794         if (!zlc)
1795                 return;
1796
1797         i = z - zonelist->_zonerefs;
1798
1799         set_bit(i, zlc->fullzones);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1804  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1805  */
1806 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1807 {
1808         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1809
1810         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1811         if (!zlc)
1812                 return;
1813
1814         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1815 }
1816
1817 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1818 {
1819         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1820 }
1821
1822 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1823 {
1824         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1825 }
1826
1827 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1828 {
1829         int i;
1830
1831         for_each_online_node(i)
1832                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1833                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1834                 else
1835                         zone_reclaim_mode = 1;
1836 }
1837
1838 #else   /* CONFIG_NUMA */
1839
1840 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1841 {
1842         return NULL;
1843 }
1844
1845 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1846                                 nodemask_t *allowednodes)
1847 {
1848         return 1;
1849 }
1850
1851 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1852 {
1853 }
1854
1855 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1856 {
1857 }
1858
1859 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1860 {
1861         return true;
1862 }
1863
1864 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1865 {
1866         return true;
1867 }
1868
1869 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1870 {
1871 }
1872 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1873
1874 /*
1875  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1876  * a page.
1877  */
1878 static struct page *
1879 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1880                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1881                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1882 {
1883         struct zoneref *z;
1884         struct page *page = NULL;
1885         int classzone_idx;
1886         struct zone *zone;
1887         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1888         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1889         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1890
1891         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1892 zonelist_scan:
1893         /*
1894          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1895          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1896          */
1897         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1898                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1899                 unsigned long mark;
1900
1901                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1902                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1903                                 continue;
1904                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1905                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1906                                 continue;
1907                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1908                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1909                         goto try_this_zone;
1910                 /*
1911                  * Distribute pages in proportion to the individual
1912                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1913                  * page was allocated in should have no effect on the
1914                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1915                  *
1916                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1917                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1918                  * slowpath is entered, which will do another pass
1919                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1920                  * back to remote zones that do not partake in the
1921                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1922                  */
1923                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1924                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1925                                 continue;
1926                         if (zone_reclaim_mode &&
1927                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1928                                 continue;
1929                 }
1930                 /*
1931                  * When allocating a page cache page for writing, we
1932                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1933                  * limit, such that no single zone holds more than its
1934                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1935                  * The dirty limits take into account the zone's
1936                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1937                  * should be able to balance it without having to
1938                  * write pages from its LRU list.
1939                  *
1940                  * This may look like it could increase pressure on
1941                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1942                  * before they are full.  But the pages that do spill
1943                  * over are limited as the lower zones are protected
1944                  * by this very same mechanism.  It should not become
1945                  * a practical burden to them.
1946                  *
1947                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1948                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1949                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1950                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1951                  * zones are together not big enough to reach the
1952                  * global limit.  The proper fix for these situations
1953                  * will require awareness of zones in the
1954                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1955                  */
1956                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1957                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1958                         goto this_zone_full;
1959
1960                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1961                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1962                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1963                         int ret;
1964
1965                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1966                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1967                                 /*
1968                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1969                                  * and before considering the first zone allowed
1970                                  * by the cpuset.
1971                                  */
1972                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1973                                 zlc_active = 1;
1974                                 did_zlc_setup = 1;
1975                         }
1976
1977                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1978                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1979                                 goto this_zone_full;
1980
1981                         /*
1982                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1983                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1984                          */
1985                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1986                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1987                                 continue;
1988
1989                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1990                         switch (ret) {
1991                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1992                                 /* did not scan */
1993                                 continue;
1994                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1995                                 /* scanned but unreclaimable */
1996                                 continue;
1997                         default:
1998                                 /* did we reclaim enough */
1999                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2000                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2001                                         goto try_this_zone;
2002
2003                                 /*
2004                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2005                                  * Only mark the zone full if checking the min
2006                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2007                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2008                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2009                                  * when the watermark is between the low and
2010                                  * min watermarks.
2011                                  */
2012                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2013                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2014                                         goto this_zone_full;
2015
2016                                 continue;
2017                         }
2018                 }
2019
2020 try_this_zone:
2021                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2022                                                 gfp_mask, migratetype);
2023                 if (page)
2024                         break;
2025 this_zone_full:
2026                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2027                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2028         }
2029
2030         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2031                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2032                 zlc_active = 0;
2033                 goto zonelist_scan;
2034         }
2035
2036         if (page)
2037                 /*
2038                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2039                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2040                  * that the caller is taking steps that will free more
2041                  * memory. The caller should avoid the page being used
2042                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2043                  */
2044                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2045
2046         return page;
2047 }
2048
2049 /*
2050  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2051  * meminfo in irq context.
2052  */
2053 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2054 {
2055         bool ret = false;
2056
2057 #if NODES_SHIFT > 8
2058         ret = in_interrupt();
2059 #endif
2060         return ret;
2061 }
2062
2063 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2064                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2065                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2066
2067 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2068 {
2069         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2070
2071         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2072             debug_guardpage_minorder() > 0)
2073                 return;
2074
2075         /*
2076          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2077          * be inhibited in non-blockable contexts.
2078          */
2079         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2080                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2081
2082         /*
2083          * This documents exceptions given to allocations in certain
2084          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2085          * of allowed nodes.
2086          */
2087         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2088                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2089                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2090                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2091         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2092                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2093
2094         if (fmt) {
2095                 struct va_format vaf;
2096                 va_list args;
2097
2098                 va_start(args, fmt);
2099
2100                 vaf.fmt = fmt;
2101                 vaf.va = &args;
2102
2103                 pr_warn("%pV", &vaf);
2104
2105                 va_end(args);
2106         }
2107
2108         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2109                 current->comm, order, gfp_mask);
2110
2111         dump_stack();
2112         if (!should_suppress_show_mem())
2113                 show_mem(filter);
2114 }
2115
2116 static inline int
2117 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2118                                 unsigned long did_some_progress,
2119                                 unsigned long pages_reclaimed)
2120 {
2121         /* Do not loop if specifically requested */
2122         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2123                 return 0;
2124
2125         /* Always retry if specifically requested */
2126         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2127                 return 1;
2128
2129         /*
2130          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2131          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2132          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2133          */
2134         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2135                 return 0;
2136
2137         /*
2138          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2139          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2140          * implementations.
2141          */
2142         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2143                 return 1;
2144
2145         /*
2146          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2147          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2148          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2149          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2150          * allocation still fails, we stop retrying.
2151          */
2152         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2153                 return 1;
2154
2155         return 0;
2156 }
2157
2158 static inline struct page *
2159 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2160         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2161         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2162         int migratetype)
2163 {
2164         struct page *page;
2165
2166         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2167         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2168                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2169                 return NULL;
2170         }
2171
2172         /*
2173          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2174          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2175          * we're still under heavy pressure.
2176          */
2177         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2178                 order, zonelist, high_zoneidx,
2179                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2180                 preferred_zone, migratetype);
2181         if (page)
2182                 goto out;
2183
2184         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2185                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2186                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2187                         goto out;
2188                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2189                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2190                         goto out;
2191                 /*
2192                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2193                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2194                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2195                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2196                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2197                  */
2198                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2199                         goto out;
2200         }
2201         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2202         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2203
2204 out:
2205         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2206         return page;
2207 }
2208
2209 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2210 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2211 static struct page *
2212 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2213         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2214         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2215         int migratetype, bool sync_migration,
2216         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2217         unsigned long *did_some_progress)
2218 {
2219         if (!order)
2220                 return NULL;
2221
2222         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2223                 *deferred_compaction = true;
2224                 return NULL;
2225         }
2226
2227         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2228         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2229                                                 nodemask, sync_migration,
2230                                                 contended_compaction);
2231         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2232
2233         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2234                 struct page *page;
2235
2236                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2237                 drain_pages(get_cpu());
2238                 put_cpu();
2239
2240                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2241                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2242                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2243                                 preferred_zone, migratetype);
2244                 if (page) {
2245                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2246                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2247                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2248                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2249                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2250                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2251                         return page;
2252                 }
2253
2254                 /*
2255                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2256                  * The most likely reason is that pages exist,
2257                  * but not enough to satisfy watermarks.
2258                  */
2259                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2260
2261                 /*
2262                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2263                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2264                  */
2265                 if (sync_migration)
2266                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2267
2268                 cond_resched();
2269         }
2270
2271         return NULL;
2272 }
2273 #else
2274 static inline struct page *
2275 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2276         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2277         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2278         int migratetype, bool sync_migration,
2279         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2280         unsigned long *did_some_progress)
2281 {
2282         return NULL;
2283 }
2284 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2285
2286 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2287 static int
2288 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2289                   nodemask_t *nodemask)
2290 {
2291         struct reclaim_state reclaim_state;
2292         int progress;
2293
2294         cond_resched();
2295
2296         /* We now go into synchronous reclaim */
2297         cpuset_memory_pressure_bump();
2298         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2299         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2300         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2301         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2302
2303         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2304
2305         current->reclaim_state = NULL;
2306         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2307         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2308
2309         cond_resched();
2310
2311         return progress;
2312 }
2313
2314 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2315 static inline struct page *
2316 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2317         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2318         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2319         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2320 {
2321         struct page *page = NULL;
2322         bool drained = false;
2323
2324         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2325                                                nodemask);
2326         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2327                 return NULL;
2328
2329         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2330         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2331                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2332
2333 retry:
2334         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2335                                         zonelist, high_zoneidx,
2336                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2337                                         preferred_zone, migratetype);
2338
2339         /*
2340          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2341          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2342          */
2343         if (!page && !drained) {
2344                 drain_all_pages();
2345                 drained = true;
2346                 goto retry;
2347         }
2348
2349         return page;
2350 }
2351
2352 /*
2353  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2354  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2355  */
2356 static inline struct page *
2357 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2358         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2359         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2360         int migratetype)
2361 {
2362         struct page *page;
2363
2364         do {
2365                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2366                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2367                         preferred_zone, migratetype);
2368
2369                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2370                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2371         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2372
2373         return page;
2374 }
2375
2376 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2377                              struct zonelist *zonelist,
2378                              enum zone_type high_zoneidx,
2379                              struct zone *preferred_zone)
2380 {
2381         struct zoneref *z;
2382         struct zone *zone;
2383
2384         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2385                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2386                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2387                 /*
2388                  * Only reset the batches of zones that were actually
2389                  * considered in the fast path, we don't want to
2390                  * thrash fairness information for zones that are not
2391                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2392                  */
2393                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2394                         continue;
2395                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2396                                     high_wmark_pages(zone) -
2397                                     low_wmark_pages(zone) -
2398                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2399         }
2400 }
2401
2402 static inline int
2403 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2404 {
2405         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2406         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2407
2408         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2409         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2410
2411         /*
2412          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2413          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2414          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2415          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2416          */
2417         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2418
2419         if (!wait) {
2420                 /*
2421                  * Not worth trying to allocate harder for
2422                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2423                  */
2424                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2425                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2426                 /*
2427                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2428                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2429                  */
2430                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2431         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2432                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2433
2434         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2435                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2436                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2437                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2438                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2439                 else if (!in_interrupt() &&
2440                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2441                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2442                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2443         }
2444 #ifdef CONFIG_CMA
2445         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2446                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2447 #endif
2448         return alloc_flags;
2449 }
2450
2451 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2452 {
2453         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2454 }
2455
2456 static inline struct page *
2457 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2458         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2459         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2460         int migratetype)
2461 {
2462         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2463         struct page *page = NULL;
2464         int alloc_flags;
2465         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2466         unsigned long did_some_progress;
2467         bool sync_migration = false;
2468         bool deferred_compaction = false;
2469         bool contended_compaction = false;
2470
2471         /*
2472          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2473          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2474          * be using allocators in order of preference for an area that is
2475          * too large.
2476          */
2477         if (order >= MAX_ORDER) {
2478                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2479                 return NULL;
2480         }
2481
2482         /*
2483          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2484          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2485          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2486          * using a larger set of nodes after it has established that the
2487          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2488          * over allocated.
2489          */
2490         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2491                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2492                 goto nopage;
2493
2494 restart:
2495         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2496                          high_zoneidx, preferred_zone);
2497
2498         /*
2499          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2500          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2501          * to how we want to proceed.
2502          */
2503         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2504
2505         /*
2506          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2507          * cpusets.
2508          */
2509         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2510                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2511                                         &preferred_zone);
2512
2513 rebalance:
2514         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2515         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2516                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2517                         preferred_zone, migratetype);
2518         if (page)
2519                 goto got_pg;
2520
2521         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2522         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2523                 /*
2524                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2525                  * the allocation is high priority and these type of
2526                  * allocations are system rather than user orientated
2527                  */
2528                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2529
2530                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2531                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2532                                 preferred_zone, migratetype);
2533                 if (page) {
2534                         goto got_pg;
2535                 }
2536         }
2537
2538         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2539         if (!wait)
2540                 goto nopage;
2541
2542         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2543         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2544                 goto nopage;
2545
2546         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2547         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2548                 goto nopage;
2549
2550         /*
2551          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2552          * attempts after direct reclaim are synchronous
2553          */
2554         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2555                                         zonelist, high_zoneidx,
2556                                         nodemask,
2557                                         alloc_flags, preferred_zone,
2558                                         migratetype, sync_migration,
2559                                         &contended_compaction,
2560                                         &deferred_compaction,
2561                                         &did_some_progress);
2562         if (page)
2563                 goto got_pg;
2564         sync_migration = true;
2565
2566         /*
2567          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2568          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2569          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2570          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2571          */
2572         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2573                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2574                 goto nopage;
2575
2576         /* Try direct reclaim and then allocating */
2577         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2578                                         zonelist, high_zoneidx,
2579                                         nodemask,
2580                                         alloc_flags, preferred_zone,
2581                                         migratetype, &did_some_progress);
2582         if (page)
2583                 goto got_pg;
2584
2585         /*
2586          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2587          * running out of options and have to consider going OOM
2588          */
2589         if (!did_some_progress) {
2590                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2591                         if (oom_killer_disabled)
2592                                 goto nopage;
2593                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2594                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2595                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2596                                 goto nopage;
2597                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2598                                         zonelist, high_zoneidx,
2599                                         nodemask, preferred_zone,
2600                                         migratetype);
2601                         if (page)
2602                                 goto got_pg;
2603
2604                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2605                                 /*
2606                                  * The oom killer is not called for high-order
2607                                  * allocations that may fail, so if no progress
2608                                  * is being made, there are no other options and
2609                                  * retrying is unlikely to help.
2610                                  */
2611                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2612                                         goto nopage;
2613                                 /*
2614                                  * The oom killer is not called for lowmem
2615                                  * allocations to prevent needlessly killing
2616                                  * innocent tasks.
2617                                  */
2618                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2619                                         goto nopage;
2620                         }
2621
2622                         goto restart;
2623                 }
2624         }
2625
2626         /* Check if we should retry the allocation */
2627         pages_reclaimed += did_some_progress;
2628         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2629                                                 pages_reclaimed)) {
2630                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2631                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2632                 goto rebalance;
2633         } else {
2634                 /*
2635                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2636                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2637                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2638                  */
2639                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2640                                         zonelist, high_zoneidx,
2641                                         nodemask,
2642                                         alloc_flags, preferred_zone,
2643                                         migratetype, sync_migration,
2644                                         &contended_compaction,
2645                                         &deferred_compaction,
2646                                         &did_some_progress);
2647                 if (page)
2648                         goto got_pg;
2649         }
2650
2651 nopage:
2652         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2653         return page;
2654 got_pg:
2655         if (kmemcheck_enabled)
2656                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2657
2658         return page;
2659 }
2660
2661 /*
2662  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2663  */
2664 struct page *
2665 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2666                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2667 {
2668         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2669         struct zone *preferred_zone;
2670         struct page *page = NULL;
2671         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2672         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2673         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2674         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2675
2676         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2677
2678         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2679
2680         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2681
2682         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2683                 return NULL;
2684
2685         /*
2686          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2687          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2688          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2689          */
2690         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2691                 return NULL;
2692
2693         /*
2694          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2695          * verified in the (always inline) callee
2696          */
2697         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2698                 return NULL;
2699
2700 retry_cpuset:
2701         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2702
2703         /* The preferred zone is used for statistics later */
2704         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2705                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2706                                 &preferred_zone);
2707         if (!preferred_zone)
2708                 goto out;
2709
2710 #ifdef CONFIG_CMA
2711         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2712                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2713 #endif
2714         /* First allocation attempt */
2715         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2716                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2717                         preferred_zone, migratetype);
2718         if (unlikely(!page)) {
2719                 /*
2720                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2721                  * can deadlock because I/O on the device might not
2722                  * complete.
2723                  */
2724                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2725                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2726                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2727                                 preferred_zone, migratetype);
2728         }
2729
2730         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2731
2732 out:
2733         /*
2734          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2735          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2736          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2737          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2738          */
2739         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2740                 goto retry_cpuset;
2741
2742         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2743
2744         return page;
2745 }
2746 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2747
2748 /*
2749  * Common helper functions.
2750  */
2751 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2752 {
2753         struct page *page;
2754
2755         /*
2756          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2757          * a highmem page
2758          */
2759         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2760
2761         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2762         if (!page)
2763                 return 0;
2764         return (unsigned long) page_address(page);
2765 }
2766 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2767
2768 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2769 {
2770         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2771 }
2772 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2773
2774 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2775 {
2776         if (put_page_testzero(page)) {
2777                 if (order == 0)
2778                         free_hot_cold_page(page, 0);
2779                 else
2780                         __free_pages_ok(page, order);
2781         }
2782 }
2783
2784 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2785
2786 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2787 {
2788         if (addr != 0) {
2789                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2790                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2791         }
2792 }
2793
2794 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2795
2796 /*
2797  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2798  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2799  *
2800  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2801  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2802  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2803  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2804  *
2805  * The caller knows better which flags it relies on.
2806  */
2807 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2808 {
2809         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2810         __free_pages(page, order);
2811 }
2812
2813 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2814 {
2815         if (addr != 0) {
2816                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2817                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2818         }
2819 }
2820
2821 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2822 {
2823         if (addr) {
2824                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2825                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2826
2827                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2828                 while (used < alloc_end) {
2829                         free_page(used);
2830                         used += PAGE_SIZE;
2831                 }
2832         }
2833         return (void *)addr;
2834 }
2835
2836 /**
2837  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2838  * @size: the number of bytes to allocate
2839  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2840  *
2841  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2842  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2843  * allocate memory in power-of-two pages.
2844  *
2845  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2846  *
2847  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2848  */
2849 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2850 {
2851         unsigned int order = get_order(size);
2852         unsigned long addr;
2853
2854         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2855         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2856 }
2857 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2858
2859 /**
2860  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2861  *                         pages on a node.
2862  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2863  * @size: the number of bytes to allocate
2864  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2865  *
2866  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2867  * back.
2868  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2869  * but is not exact.
2870  */
2871 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2872 {
2873         unsigned order = get_order(size);
2874         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2875         if (!p)
2876                 return NULL;
2877         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2878 }
2879 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2880
2881 /**
2882  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2883  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2884  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2885  *
2886  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2887  */
2888 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2889 {
2890         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2891         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2892
2893         while (addr < end) {
2894                 free_page(addr);
2895                 addr += PAGE_SIZE;
2896         }
2897 }
2898 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2899
2900 /**
2901  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2902  * @offset: The zone index of the highest zone
2903  *
2904  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2905  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2906  * zone, the number of pages is calculated as:
2907  *     managed_pages - high_pages
2908  */
2909 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2910 {
2911         struct zoneref *z;
2912         struct zone *zone;
2913
2914         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2915         unsigned long sum = 0;
2916
2917         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2918
2919         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2920                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2921                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2922                 if (size > high)
2923                         sum += size - high;
2924         }
2925
2926         return sum;
2927 }
2928
2929 /**
2930  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2931  *
2932  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2933  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2934  */
2935 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2936 {
2937         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2938 }
2939 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2940
2941 /**
2942  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2943  *
2944  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2945  * high watermark within all zones.
2946  */
2947 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2948 {
2949         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2950 }
2951
2952 static inline void show_node(struct zone *zone)
2953 {
2954         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2955                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2956 }
2957
2958 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2959 {
2960         val->totalram = totalram_pages;
2961         val->sharedram = 0;
2962         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2963         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2964         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2965         val->freehigh = nr_free_highpages();
2966         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2967 }
2968
2969 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2970
2971 #ifdef CONFIG_NUMA
2972 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2973 {
2974         int zone_type;          /* needs to be signed */
2975         unsigned long managed_pages = 0;
2976         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2977
2978         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2979                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2980         val->totalram = managed_pages;
2981         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2982 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2983         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2984         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2985                         NR_FREE_PAGES);
2986 #else
2987         val->totalhigh = 0;
2988         val->freehigh = 0;
2989 #endif
2990         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2991 }
2992 #endif
2993
2994 /*
2995  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2996  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2997  */
2998 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2999 {
3000         bool ret = false;
3001         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3002
3003         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3004                 goto out;
3005
3006         do {
3007                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3008                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3009         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3010 out:
3011         return ret;
3012 }
3013
3014 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3015
3016 static void show_migration_types(unsigned char type)
3017 {
3018         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3019                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3020                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3021                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3022                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3023 #ifdef CONFIG_CMA
3024                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3025 #endif
3026 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3027                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3028 #endif
3029         };
3030         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3031         char *p = tmp;
3032         int i;
3033
3034         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3035                 if (type & (1 << i))
3036                         *p++ = types[i];
3037         }
3038
3039         *p = '\0';
3040         printk("(%s) ", tmp);
3041 }
3042
3043 /*
3044  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3045  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3046  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3047  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3048  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3049  */
3050 void show_free_areas(unsigned int filter)
3051 {
3052         int cpu;
3053         struct zone *zone;
3054
3055         for_each_populated_zone(zone) {
3056                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3057                         continue;
3058                 show_node(zone);
3059                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3060
3061                 for_each_online_cpu(cpu) {
3062                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3063
3064                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3065
3066                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3067                                cpu, pageset->pcp.high,
3068                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3069                 }
3070         }
3071
3072         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3073                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3074                 " unevictable:%lu"
3075                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3076                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3077                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3078                 " free_cma:%lu\n",
3079                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3080                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3081                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3082                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3083                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3084                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3085                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3086                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3087                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3088                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3089                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3090                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3091                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3092                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3093                 global_page_state(NR_SHMEM),
3094                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3095                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3096                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3097
3098         for_each_populated_zone(zone) {
3099                 int i;
3100
3101                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3102                         continue;
3103                 show_node(zone);
3104                 printk("%s"
3105                         " free:%lukB"
3106                         " min:%lukB"
3107                         " low:%lukB"
3108                         " high:%lukB"
3109                         " active_anon:%lukB"
3110                         " inactive_anon:%lukB"
3111                         " active_file:%lukB"
3112                         " inactive_file:%lukB"
3113                         " unevictable:%lukB"
3114                         " isolated(anon):%lukB"
3115                         " isolated(file):%lukB"
3116                         " present:%lukB"
3117                         " managed:%lukB"
3118                         " mlocked:%lukB"
3119                         " dirty:%lukB"
3120                         " writeback:%lukB"
3121                         " mapped:%lukB"
3122                         " shmem:%lukB"
3123                         " slab_reclaimable:%lukB"
3124                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3125                         " kernel_stack:%lukB"
3126                         " pagetables:%lukB"
3127                         " unstable:%lukB"
3128                         " bounce:%lukB"
3129                         " free_cma:%lukB"
3130                         " writeback_tmp:%lukB"
3131                         " pages_scanned:%lu"
3132                         " all_unreclaimable? %s"
3133                         "\n",
3134                         zone->name,
3135                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3136                         K(min_wmark_pages(zone)),
3137                         K(low_wmark_pages(zone)),
3138                         K(high_wmark_pages(zone)),
3139                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3140                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3141                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3142                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3146                         K(zone->present_pages),
3147                         K(zone->managed_pages),
3148                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3155                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3156                                 THREAD_SIZE / 1024,
3157                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3159                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3161                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3162                         zone->pages_scanned,
3163                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3164                         );
3165                 printk("lowmem_reserve[]:");
3166                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3167                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3168                 printk("\n");
3169         }
3170
3171         for_each_populated_zone(zone) {
3172                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3173                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3174
3175                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3176                         continue;
3177                 show_node(zone);
3178                 printk("%s: ", zone->name);
3179
3180                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3181                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3182                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3183                         int type;
3184
3185                         nr[order] = area->nr_free;
3186                         total += nr[order] << order;
3187
3188                         types[order] = 0;
3189                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3190                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3191                                         types[order] |= 1 << type;
3192                         }
3193                 }
3194                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3195                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3196                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3197                         if (nr[order])
3198                                 show_migration_types(types[order]);
3199                 }
3200                 printk("= %lukB\n", K(total));
3201         }
3202
3203         hugetlb_show_meminfo();
3204
3205         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3206
3207         show_swap_cache_info();
3208 }
3209
3210 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3211 {
3212         zoneref->zone = zone;
3213         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3214 }
3215
3216 /*
3217  * Builds allocation fallback zone lists.
3218  *
3219  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3220  */
3221 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3222                                 int nr_zones)
3223 {
3224         struct zone *zone;
3225         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3226
3227         do {
3228                 zone_type--;
3229                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3230                 if (populated_zone(zone)) {
3231                         zoneref_set_zone(zone,
3232                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3233                         check_highest_zone(zone_type);
3234                 }
3235         } while (zone_type);
3236
3237         return nr_zones;
3238 }
3239
3240
3241 /*
3242  *  zonelist_order:
3243  *  0 = automatic detection of better ordering.
3244  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3245  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3246  *
3247  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3248  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3249  */
3250 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3251 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3252 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3253
3254 /* zonelist order in the kernel.
3255  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3256  */
3257 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3258 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3259
3260
3261 #ifdef CONFIG_NUMA
3262 /* The value user specified ....changed by config */
3263 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3264 /* string for sysctl */
3265 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3266 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3267
3268 /*
3269  * interface for configure zonelist ordering.
3270  * command line option "numa_zonelist_order"
3271  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3272  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3273  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3274  */
3275
3276 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3277 {
3278         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3279                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3280         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3281                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3282         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3283                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3284         } else {
3285                 printk(KERN_WARNING
3286                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3287                         "%s\n", s);
3288                 return -EINVAL;
3289         }
3290         return 0;
3291 }
3292
3293 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3294 {
3295         int ret;
3296
3297         if (!s)
3298                 return 0;
3299
3300         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3301         if (ret == 0)
3302                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3303
3304         return ret;
3305 }
3306 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3307
3308 /*
3309  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3310  */
3311 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3312                 void __user *buffer, size_t *length,
3313                 loff_t *ppos)
3314 {
3315         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3316         int ret;
3317         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3318
3319         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3320         if (write) {
3321                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3322                         ret = -EINVAL;
3323                         goto out;
3324                 }
3325                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3326         }
3327         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3328         if (ret)
3329                 goto out;
3330         if (write) {
3331                 int oldval = user_zonelist_order;
3332
3333                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3334                 if (ret) {
3335                         /*
3336                          * bogus value.  restore saved string
3337                          */
3338                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3339                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3340                         user_zonelist_order = oldval;
3341                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3342                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3343                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3344                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3345                 }
3346         }
3347 out:
3348         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3349         return ret;
3350 }
3351
3352
3353 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3354 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3355
3356 /**
3357  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3358  * @node: node whose fallback list we're appending
3359  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3360  *
3361  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3362  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3363  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3364  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3365  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3366  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3367  * on them otherwise.
3368  * It returns -1 if no node is found.
3369  */
3370 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3371 {
3372         int n, val;
3373         int min_val = INT_MAX;
3374         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3375         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3376
3377         /* Use the local node if we haven't already */
3378         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3379                 node_set(node, *used_node_mask);
3380                 return node;
3381         }
3382
3383         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3384
3385                 /* Don't want a node to appear more than once */
3386                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3387                         continue;
3388
3389                 /* Use the distance array to find the distance */
3390                 val = node_distance(node, n);
3391
3392                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3393                 val += (n < node);
3394
3395                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3396                 tmp = cpumask_of_node(n);
3397                 if (!cpumask_empty(tmp))
3398                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3399
3400                 /* Slight preference for less loaded node */
3401                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3402                 val += node_load[n];
3403
3404                 if (val < min_val) {
3405                         min_val = val;
3406                         best_node = n;
3407                 }
3408         }
3409
3410         if (best_node >= 0)
3411                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3412
3413         return best_node;
3414 }
3415
3416
3417 /*
3418  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3419  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3420  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3421  */
3422 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3423 {
3424         int j;
3425         struct zonelist *zonelist;
3426
3427         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3428         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3429                 ;
3430         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3431         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3432         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Build gfp_thisnode zonelists
3437  */
3438 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3439 {
3440         int j;
3441         struct zonelist *zonelist;
3442
3443         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3444         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3445         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3446         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3447 }
3448
3449 /*
3450  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3451  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3452  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3453  * may still exist in local DMA zone.
3454  */
3455 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3456
3457 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3458 {
3459         int pos, j, node;
3460         int zone_type;          /* needs to be signed */
3461         struct zone *z;
3462         struct zonelist *zonelist;
3463
3464         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3465         pos = 0;
3466         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3467                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3468                         node = node_order[j];
3469                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3470                         if (populated_zone(z)) {
3471                                 zoneref_set_zone(z,
3472                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3473                                 check_highest_zone(zone_type);
3474                         }
3475                 }
3476         }
3477         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3478         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3479 }
3480
3481 static int default_zonelist_order(void)
3482 {
3483         int nid, zone_type;
3484         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3485         struct zone *z;
3486         int average_size;
3487         /*
3488          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3489          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3490          * into OOM very easily.
3491          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3492          */
3493         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3494         low_kmem_size = 0;
3495         total_size = 0;
3496         for_each_online_node(nid) {
3497                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3498                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3499                         if (populated_zone(z)) {
3500                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3501                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3502                                 total_size += z->managed_pages;
3503                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3504                                 /*
3505                                  * If any node has only lowmem, then node order
3506                                  * is preferred to allow kernel allocations
3507                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3508                                  * on other nodes when there is an abundance of
3509                                  * lowmem available to allocate from.
3510                                  */
3511                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3512                         }
3513                 }
3514         }
3515         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3516             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3517                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3518         /*
3519          * look into each node's config.
3520          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3521          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3522          */
3523         average_size = total_size /
3524                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3525         for_each_online_node(nid) {
3526                 low_kmem_size = 0;
3527                 total_size = 0;
3528                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3529                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3530                         if (populated_zone(z)) {
3531                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3532                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3533                                 total_size += z->present_pages;
3534                         }
3535                 }
3536                 if (low_kmem_size &&
3537                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3538                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3539                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3540         }
3541         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3542 }
3543
3544 static void set_zonelist_order(void)
3545 {
3546         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3547                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3548         else
3549                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3550 }
3551
3552 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3553 {
3554         int j, node, load;
3555         enum zone_type i;
3556         nodemask_t used_mask;
3557         int local_node, prev_node;
3558         struct zonelist *zonelist;
3559         int order = current_zonelist_order;
3560
3561         /* initialize zonelists */
3562         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3563                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3564                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3565                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3566         }
3567
3568         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3569         local_node = pgdat->node_id;
3570         load = nr_online_nodes;
3571         prev_node = local_node;
3572         nodes_clear(used_mask);
3573
3574         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3575         j = 0;
3576
3577         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3578                 /*
3579                  * We don't want to pressure a particular node.
3580                  * So adding penalty to the first node in same
3581                  * distance group to make it round-robin.
3582                  */
3583                 if (node_distance(local_node, node) !=
3584                     node_distance(local_node, prev_node))
3585                         node_load[node] = load;
3586
3587                 prev_node = node;
3588                 load--;
3589                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3590                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3591                 else
3592                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3593         }
3594
3595         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3596                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3597                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3598         }
3599
3600         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3601 }
3602
3603 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3604 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3605 {
3606         struct zonelist *zonelist;
3607         struct zonelist_cache *zlc;
3608         struct zoneref *z;
3609
3610         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3611         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3612         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3613         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3614                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3615 }
3616
3617 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3618 /*
3619  * Return node id of node used for "local" allocations.
3620  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3621  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3622  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3623  */
3624 int local_memory_node(int node)
3625 {
3626         struct zone *zone;
3627
3628         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3629                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3630                                    NULL,
3631                                    &zone);
3632         return zone->node;
3633 }
3634 #endif
3635
3636 #else   /* CONFIG_NUMA */
3637
3638 static void set_zonelist_order(void)
3639 {
3640         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3641 }
3642
3643 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3644 {
3645         int node, local_node;
3646         enum zone_type j;
3647         struct zonelist *zonelist;
3648
3649         local_node = pgdat->node_id;
3650
3651         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3652         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3653
3654         /*
3655          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3656          * of all the other nodes.
3657          * We don't want to pressure a particular node, so when
3658          * building the zones for node N, we make sure that the
3659          * zones coming right after the local ones are those from
3660          * node N+1 (modulo N)
3661          */
3662         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3663                 if (!node_online(node))
3664                         continue;
3665                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3666         }
3667         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3668                 if (!node_online(node))
3669                         continue;
3670                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3671         }
3672
3673         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3674         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3675 }
3676
3677 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3678 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3679 {
3680         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3681 }
3682
3683 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3684
3685 /*
3686  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3687  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3688  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3689  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3690  * with interrupts disabled.
3691  *
3692  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3693  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3694  * hotplugged processors.
3695  *
3696  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3697  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3698  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3699  */
3700 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3701 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3702 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3703
3704 /*
3705  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3706  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3707  */
3708 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3709
3710 /* return values int ....just for stop_machine() */
3711 static int __build_all_zonelists(void *data)
3712 {
3713         int nid;
3714         int cpu;
3715         pg_data_t *self = data;
3716
3717 #ifdef CONFIG_NUMA
3718         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3719 #endif
3720
3721         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3722                 build_zonelists(self);
3723                 build_zonelist_cache(self);
3724         }
3725
3726         for_each_online_node(nid) {
3727                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3728
3729                 build_zonelists(pgdat);
3730                 build_zonelist_cache(pgdat);
3731         }
3732
3733         /*
3734          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3735          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3736          * each zone will be allocated later when the per cpu
3737          * allocator is available.
3738          *
3739          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3740          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3741          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3742          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3743          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3744          * (a chicken-egg dilemma).
3745          */
3746         for_each_possible_cpu(cpu) {
3747                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3748
3749 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3750                 /*
3751                  * We now know the "local memory node" for each node--
3752                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3753                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3754                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3755                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3756                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3757                  */
3758                 if (cpu_online(cpu))
3759                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3760 #endif
3761         }
3762
3763         return 0;
3764 }
3765
3766 /*
3767  * Called with zonelists_mutex held always
3768  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3769  */
3770 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3771 {
3772         set_zonelist_order();
3773
3774         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3775                 __build_all_zonelists(NULL);
3776                 mminit_verify_zonelist();
3777                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3778         } else {
3779 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3780                 if (zone)
3781                         setup_zone_pageset(zone);
3782 #endif
3783                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3784                    of zonelist */
3785                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3786                 /* cpuset refresh routine should be here */
3787         }
3788         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3789         /*
3790          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3791          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3792          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3793          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3794          * disabled and enable it later
3795          */
3796         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3797                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3798         else
3799                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3800
3801         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3802                 "Total pages: %ld\n",
3803                         nr_online_nodes,
3804                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3805                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3806                         vm_total_pages);
3807 #ifdef CONFIG_NUMA
3808         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3809 #endif
3810 }
3811
3812 /*
3813  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3814  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3815  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3816  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3817  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3818  * conservative, even though it seems large.
3819  *
3820  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3821  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3822  */
3823 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3824
3825 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3826 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3827 {
3828         unsigned long size = 1;
3829
3830         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3831
3832         while (size < pages)
3833                 size <<= 1;
3834
3835         /*
3836          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3837          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3838          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3839          */
3840         size = min(size, 4096UL);
3841
3842         return max(size, 4UL);
3843 }
3844 #else
3845 /*
3846  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3847  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3848  *
3849  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3850  *
3851  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3852  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3853  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3854  *
3855  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3856  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3857  *
3858  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3859  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3860  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3861  */
3862 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3863 {
3864         return 4096UL;
3865 }
3866 #endif
3867
3868 /*
3869  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3870  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3871  * hash function before the remainder is taken.
3872  */
3873 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3874 {
3875         return ffz(~size);
3876 }
3877
3878 /*
3879  * Check if a pageblock contains reserved pages
3880  */
3881 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3882 {
3883         unsigned long pfn;
3884
3885         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3886                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3887                         return 1;
3888         }
3889         return 0;
3890 }
3891
3892 /*
3893  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3894  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3895  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3896  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3897  * blocks as reclaim kicks in
3898  */
3899 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3900 {
3901         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3902         struct page *page;
3903         unsigned long block_migratetype;
3904         int reserve;
3905
3906         /*
3907          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3908          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3909          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3910          * the block.
3911          */
3912         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3913         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3914         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3915         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3916                                                         pageblock_order;
3917
3918         /*
3919          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3920          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3921          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3922          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3923          * future allocation of hugepages at runtime.
3924          */
3925         reserve = min(2, reserve);
3926
3927         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3928                 if (!pfn_valid(pfn))
3929                         continue;
3930                 page = pfn_to_page(pfn);
3931
3932                 /* Watch out for overlapping nodes */
3933                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3934                         continue;
3935
3936                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3937
3938                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3939                 if (reserve > 0) {
3940                         /*
3941                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3942                          * them.
3943                          */
3944                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3945                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3946                                 continue;
3947
3948                         /* If this block is reserved, account for it */
3949                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3950                                 reserve--;
3951                                 continue;
3952                         }
3953
3954                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3955                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3956                                 set_pageblock_migratetype(page,
3957                                                         MIGRATE_RESERVE);
3958                                 move_freepages_block(zone, page,
3959                                                         MIGRATE_RESERVE);
3960                                 reserve--;
3961                                 continue;
3962                         }
3963                 }
3964
3965                 /*
3966                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3967                  * take it back
3968                  */
3969                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3970                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3971                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3972                 }
3973         }
3974 }
3975
3976 /*
3977  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3978  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3979  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3980  */
3981 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3982                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3983 {
3984         struct page *page;
3985         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3986         unsigned long pfn;
3987         struct zone *z;
3988
3989         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3990                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3991
3992         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3993         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3994                 /*
3995                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3996                  * handed to this function.  They do not
3997                  * exist on hotplugged memory.
3998                  */
3999                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4000                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4001                                 continue;
4002                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4003                                 continue;
4004                 }
4005                 page = pfn_to_page(pfn);
4006                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4007                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4008                 init_page_count(page);
4009                 page_mapcount_reset(page);
4010                 page_cpupid_reset_last(page);
4011                 SetPageReserved(page);
4012                 /*
4013                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4014                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4015                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4016                  * the address space during boot when many long-lived
4017                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4018                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4019                  * setup_zone_migrate_reserve()
4020                  *
4021                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4022                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4023                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4024                  * pfn out of zone.
4025                  */
4026                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4027                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4028                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4029                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4030
4031                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4032 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4033                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4034                 if (!is_highmem_idx(zone))
4035                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4036 #endif
4037         }
4038 }
4039
4040 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4041 {
4042         int order, t;
4043         for_each_migratetype_order(order, t) {
4044                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4045                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4046         }
4047 }
4048
4049 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4050 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4051         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4052 #endif
4053
4054 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4055 {
4056 #ifdef CONFIG_MMU
4057         int batch;
4058
4059         /*
4060          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4061          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4062          *
4063          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4064          */
4065         batch = zone->managed_pages / 1024;
4066         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4067                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4068         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4069         if (batch < 1)
4070                 batch = 1;
4071
4072         /*
4073          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4074          * of 2 value was found to be more likely to have
4075          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4076          *
4077          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4078          * batches of pages, one task can end up with a lot
4079          * of pages of one half of the possible page colors
4080          * and the other with pages of the other colors.
4081          */
4082         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4083
4084         return batch;
4085
4086 #else
4087         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4088          * conditions.
4089          *
4090          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4091          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4092          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4093          *
4094          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4095          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4096          * can be a significant delay between the individual batches being
4097          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4098          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4099          */
4100         return 0;
4101 #endif
4102 }
4103
4104 /*
4105  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4106  * ->batch must never be higher then ->high.
4107  * The following function updates them in a safe manner without read side
4108  * locking.
4109  *
4110  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4111  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4112  *
4113  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4114  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4115  * exist).
4116  */
4117 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4118                 unsigned long batch)
4119 {
4120        /* start with a fail safe value for batch */
4121         pcp->batch = 1;
4122         smp_wmb();
4123
4124        /* Update high, then batch, in order */
4125         pcp->high = high;
4126         smp_wmb();
4127
4128         pcp->batch = batch;
4129 }
4130
4131 /* a companion to pageset_set_high() */
4132 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4133 {
4134         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4135 }
4136
4137 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4138 {
4139         struct per_cpu_pages *pcp;
4140         int migratetype;
4141
4142         memset(p, 0, sizeof(*p));
4143
4144         pcp = &p->pcp;
4145         pcp->count = 0;
4146         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4147                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4148 }
4149
4150 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4151 {
4152         pageset_init(p);
4153         pageset_set_batch(p, batch);
4154 }
4155
4156 /*
4157  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4158  * to the value high for the pageset p.
4159  */
4160 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4161                                 unsigned long high)
4162 {
4163         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4164         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4165                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4166
4167         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4168 }
4169
4170 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4171                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4172 {
4173         if (percpu_pagelist_fraction)
4174                 pageset_set_high(pcp,
4175                         (zone->managed_pages /
4176                                 percpu_pagelist_fraction));
4177         else
4178                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4179 }
4180
4181 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4182 {
4183         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4184
4185         pageset_init(pcp);
4186         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4187 }
4188
4189 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4190 {
4191         int cpu;
4192         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4193         for_each_possible_cpu(cpu)
4194                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4195 }
4196
4197 /*
4198  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4199  * Before this call only boot pagesets were available.
4200  */
4201 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4202 {
4203         struct zone *zone;
4204
4205         for_each_populated_zone(zone)
4206                 setup_zone_pageset(zone);
4207 }
4208
4209 static noinline __init_refok
4210 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4211 {
4212         int i;
4213         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4214         size_t alloc_size;
4215
4216         /*
4217          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4218          * per zone.
4219          */
4220         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4221                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4222         zone->wait_table_bits =
4223                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4224         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4225                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4226
4227         if (!slab_is_available()) {
4228                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4229                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4230         } else {
4231                 /*
4232                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4233                  * via memory hot-add.
4234                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4235                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4236                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4237                  * node itself as well.
4238                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4239                  * necessary.
4240                  */
4241                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4242         }
4243         if (!zone->wait_table)
4244                 return -ENOMEM;
4245
4246         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4247                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4248
4249         return 0;
4250 }
4251
4252 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4253 {
4254         /*
4255          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4256          * relies on the ability of the linker to provide the
4257          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4258          */
4259         zone->pageset = &boot_pageset;
4260
4261         if (populated_zone(zone))
4262                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4263                         zone->name, zone->present_pages,
4264                                          zone_batchsize(zone));
4265 }
4266
4267 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4268                                         unsigned long zone_start_pfn,
4269                                         unsigned long size,
4270                                         enum memmap_context context)
4271 {
4272         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4273         int ret;
4274         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4275         if (ret)
4276                 return ret;
4277         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4278
4279         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4280
4281         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4282                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4283                         pgdat->node_id,
4284                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4285                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4286
4287         zone_init_free_lists(zone);
4288
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4293 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4294 /*
4295  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4296  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4297  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4298  * alternative
4299  */
4300 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4301 {
4302         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4303         int nid;
4304         /*
4305          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4306          * when the kernel is running single-threaded.
4307          */
4308         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4309         static int __meminitdata last_nid;
4310
4311         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4312                 return last_nid;
4313
4314         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4315         if (nid != -1) {
4316                 last_start_pfn = start_pfn;
4317                 last_end_pfn = end_pfn;
4318                 last_nid = nid;
4319         }
4320
4321         return nid;
4322 }
4323 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4324
4325 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4326 {
4327         int nid;
4328
4329         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4330         if (nid >= 0)
4331                 return nid;
4332         /* just returns 0 */
4333         return 0;
4334 }
4335
4336 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4337 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4338 {
4339         int nid;
4340
4341         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4342         if (nid >= 0 && nid != node)
4343                 return false;
4344         return true;
4345 }
4346 #endif
4347
4348 /**
4349  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4350  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4351  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4352  *
4353  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4354  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4355  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4356  */
4357 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4358 {
4359         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4360         int i, this_nid;
4361
4362         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4363                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4364                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4365
4366                 if (start_pfn < end_pfn)
4367                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4368                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4369                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4370         }
4371 }
4372
4373 /**
4374  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4375  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4376  *
4377  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4378  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4379  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4380  */
4381 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4382 {
4383         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4384         int i, this_nid;
4385
4386         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4387                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4388 }
4389
4390 /**
4391  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4392  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4393  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4394  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4395  *
4396  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4397  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4398  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4399  * PFNs will be 0.
4400  */
4401 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4402                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4403 {
4404         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4405         int i;
4406
4407         *start_pfn = -1UL;
4408         *end_pfn = 0;
4409
4410         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4411                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4412                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4413         }
4414
4415         if (*start_pfn == -1UL)
4416                 *start_pfn = 0;
4417 }
4418
4419 /*
4420  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4421  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4422  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4423  */
4424 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4425 {
4426         int zone_index;
4427         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4428                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4429                         continue;
4430
4431                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4432                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4433                         break;
4434         }
4435
4436         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4437         movable_zone = zone_index;
4438 }
4439
4440 /*
4441  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4442  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4443  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4444  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4445  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4446  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4447  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4448  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4449  */
4450 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4451                                         unsigned long zone_type,
4452                                         unsigned long node_start_pfn,
4453                                         unsigned long node_end_pfn,
4454                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4455                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4456 {
4457         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4458         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4459                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4460                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4461                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4462                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4463                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4464
4465                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4466                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4467                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4468                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4469
4470                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4471                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4472                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4473         }
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4478  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4479  */
4480 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4481                                         unsigned long zone_type,
4482                                         unsigned long node_start_pfn,
4483                                         unsigned long node_end_pfn,
4484                                         unsigned long *ignored)
4485 {
4486         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4487
4488         /* Get the start and end of the zone */
4489         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4490         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4491         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4492                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4493                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4494
4495         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4496         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4497                 return 0;
4498
4499         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4500         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4501         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4502
4503         /* Return the spanned pages */
4504         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4505 }
4506
4507 /*
4508  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4509  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4510  */
4511 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4512                                 unsigned long range_start_pfn,
4513                                 unsigned long range_end_pfn)
4514 {
4515         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4516         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4517         int i;
4518
4519         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4520                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4521                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4522                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4523         }
4524         return nr_absent;
4525 }
4526
4527 /**
4528  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4529  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4530  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4531  *
4532  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4533  */
4534 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4535                                                         unsigned long end_pfn)
4536 {
4537         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4538 }
4539
4540 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4541 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4542                                         unsigned long zone_type,
4543                                         unsigned long node_start_pfn,
4544                                         unsigned long node_end_pfn,
4545                                         unsigned long *ignored)
4546 {
4547         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4548         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4549         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4550
4551         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4552         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4553
4554         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4555                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4556                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4557         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4558 }
4559
4560 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4561 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4562                                         unsigned long zone_type,
4563                                         unsigned long node_start_pfn,
4564                                         unsigned long node_end_pfn,
4565                                         unsigned long *zones_size)
4566 {
4567         return zones_size[zone_type];
4568 }
4569
4570 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4571                                                 unsigned long zone_type,
4572                                                 unsigned long node_start_pfn,
4573                                                 unsigned long node_end_pfn,
4574                                                 unsigned long *zholes_size)
4575 {
4576         if (!zholes_size)
4577                 return 0;
4578
4579         return zholes_size[zone_type];
4580 }
4581
4582 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4583
4584 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4585                                                 unsigned long node_start_pfn,
4586                                                 unsigned long node_end_pfn,
4587                                                 unsigned long *zones_size,
4588                                                 unsigned long *zholes_size)
4589 {
4590         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4591         enum zone_type i;
4592
4593         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4594                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4595                                                          node_start_pfn,
4596                                                          node_end_pfn,
4597                                                          zones_size);
4598         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4599
4600         realtotalpages = totalpages;
4601         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4602                 realtotalpages -=
4603                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4604                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4605                                                   zholes_size);
4606         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4607         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4608                                                         realtotalpages);
4609 }
4610
4611 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4612 /*
4613  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4614  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4615  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4616  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4617  * bytes.
4618  */
4619 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4620 {
4621         unsigned long usemapsize;
4622
4623         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4624         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4625         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4626         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4627         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4628
4629         return usemapsize / 8;
4630 }
4631
4632 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4633                                 struct zone *zone,
4634                                 unsigned long zone_start_pfn,
4635                                 unsigned long zonesize)
4636 {
4637         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4638         zone->pageblock_flags = NULL;
4639         if (usemapsize)
4640                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4641                                                                    usemapsize);
4642 }
4643 #else
4644 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4645                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4646 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4647
4648 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4649
4650 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4651 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4652 {
4653         unsigned int order;
4654
4655         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4656         if (pageblock_order)
4657                 return;
4658
4659         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4660                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4661         else
4662                 order = MAX_ORDER - 1;
4663
4664         /*
4665          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4666          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4667          * powerpc.
4668          */
4669         pageblock_order = order;
4670 }
4671 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4672
4673 /*
4674  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4675  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4676  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4677  * the kernel config
4678  */
4679 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4680 {
4681 }
4682
4683 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4684
4685 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4686                                                    unsigned long present_pages)
4687 {
4688         unsigned long pages = spanned_pages;
4689
4690         /*
4691          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4692          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4693          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4694          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4695          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4696          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4697          */
4698         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4699             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4700                 pages = present_pages;
4701
4702         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4703 }
4704
4705 /*
4706  * Set up the zone data structures:
4707  *   - mark all pages reserved
4708  *   - mark all memory queues empty
4709  *   - clear the memory bitmaps
4710  *
4711  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4712  */
4713 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4714                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4715                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4716 {
4717         enum zone_type j;
4718         int nid = pgdat->node_id;
4719         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4720         int ret;
4721
4722         pgdat_resize_init(pgdat);
4723 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4724         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4725         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4726         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4727 #endif
4728         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4729         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4730         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4731
4732         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4733                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4734                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4735
4736                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4737                                                   node_end_pfn, zones_size);
4738                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4739                                                                 node_start_pfn,
4740                                                                 node_end_pfn,
4741                                                                 zholes_size);
4742
4743                 /*
4744                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4745                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4746                  * and per-cpu initialisations
4747                  */
4748                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4749                 if (freesize >= memmap_pages) {
4750                         freesize -= memmap_pages;
4751                         if (memmap_pages)
4752                                 printk(KERN_DEBUG
4753                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4754                                        zone_names[j], memmap_pages);
4755                 } else
4756                         printk(KERN_WARNING
4757                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4758                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4759
4760                 /* Account for reserved pages */
4761                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4762                         freesize -= dma_reserve;
4763                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4764                                         zone_names[0], dma_reserve);
4765                 }
4766
4767                 if (!is_highmem_idx(j))
4768                         nr_kernel_pages += freesize;
4769                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4770                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4771                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4772                 nr_all_pages += freesize;
4773
4774                 zone->spanned_pages = size;
4775                 zone->present_pages = realsize;
4776                 /*
4777                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4778                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4779                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4780                  */
4781                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4782 #ifdef CONFIG_NUMA
4783                 zone->node = nid;
4784                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4785                                                 / 100;
4786                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4787 #endif
4788                 zone->name = zone_names[j];
4789                 spin_lock_init(&zone->lock);
4790                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4791                 zone_seqlock_init(zone);
4792                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4793                 zone_pcp_init(zone);
4794
4795                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4796                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4797
4798                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4799                 if (!size)
4800                         continue;
4801
4802                 set_pageblock_order();
4803                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4804                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4805                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4806                 BUG_ON(ret);
4807                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4808                 zone_start_pfn += size;
4809         }
4810 }
4811
4812 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4813 {
4814         /* Skip empty nodes */
4815         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4816                 return;
4817
4818 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4819         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4820         if (!pgdat->node_mem_map) {
4821                 unsigned long size, start, end;
4822                 struct page *map;
4823
4824                 /*
4825                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4826                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4827                  * for the buddy allocator to function correctly.
4828                  */
4829                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4830                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4831                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4832                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4833                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4834                 if (!map)
4835                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4836                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4837         }
4838 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4839         /*
4840          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4841          */
4842         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4843                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4844 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4845                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4846                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4847 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4848         }
4849 #endif
4850 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4851 }
4852
4853 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4854                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4855 {
4856         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4857         unsigned long start_pfn = 0;
4858         unsigned long end_pfn = 0;
4859
4860         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4861         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4862
4863         pgdat->node_id = nid;
4864         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4865         init_zone_allows_reclaim(nid);
4866 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4867         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4868 #endif
4869         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4870                                   zones_size, zholes_size);
4871
4872         alloc_node_mem_map(pgdat);
4873 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4874         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4875                 nid, (unsigned long)pgdat,
4876                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4877 #endif
4878
4879         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4880                             zones_size, zholes_size);
4881 }
4882
4883 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4884
4885 #if MAX_NUMNODES > 1
4886 /*
4887  * Figure out the number of possible node ids.
4888  */
4889 void __init setup_nr_node_ids(void)
4890 {
4891         unsigned int node;
4892         unsigned int highest = 0;
4893
4894         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4895                 highest = node;
4896         nr_node_ids = highest + 1;
4897 }
4898 #endif
4899
4900 /**
4901  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4902  *
4903  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4904  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4905  * all the nodes.
4906  *
4907  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4908  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4909  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4910  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4911  *
4912  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4913  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4914  * populated node map.
4915  *
4916  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4917  * requirement (single node).
4918  */
4919 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4920 {
4921         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4922         unsigned long start, end, mask;
4923         int last_nid = -1;
4924         int i, nid;
4925
4926         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4927                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4928                         last_nid = nid;
4929                         last_end = end;
4930                         continue;
4931                 }
4932
4933                 /*
4934                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4935                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4936                  * too coarse to separate the current node from the last.
4937                  */
4938                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4939                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4940                         mask <<= 1;
4941
4942                 /* accumulate all internode masks */
4943                 accl_mask |= mask;
4944         }
4945
4946         /* convert mask to number of pages */
4947         return ~accl_mask + 1;
4948 }
4949
4950 /* Find the lowest pfn for a node */
4951 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4952 {
4953         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4954         unsigned long start_pfn;
4955         int i;
4956
4957         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4958                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4959
4960         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4961                 printk(KERN_WARNING
4962                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4963                 return 0;
4964         }
4965
4966         return min_pfn;
4967 }
4968
4969 /**
4970  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4971  *
4972  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4973  * add_active_range().
4974  */
4975 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4976 {
4977         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4978 }
4979
4980 /*
4981  * early_calculate_totalpages()
4982  * Sum pages in active regions for movable zone.
4983  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4984  */
4985 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4986 {
4987         unsigned long totalpages = 0;
4988         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4989         int i, nid;
4990
4991         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4992                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4993
4994                 totalpages += pages;
4995                 if (pages)
4996                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4997         }
4998         return totalpages;
4999 }
5000
5001 /*
5002  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5003  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5004  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5005  * others
5006  */
5007 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5008 {
5009         int i, nid;
5010         unsigned long usable_startpfn;
5011         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5012         /* save the state before borrow the nodemask */
5013         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5014         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5015         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5016
5017         /*
5018          * If movablecore was specified, calculate what size of
5019          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5020          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5021          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5022          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5023          * what movablecore would have allowed.
5024          */
5025         if (required_movablecore) {
5026                 unsigned long corepages;
5027
5028                 /*
5029                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5030                  * was requested by the user
5031                  */
5032                 required_movablecore =
5033                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5034                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5035
5036                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5037         }
5038
5039         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5040         if (!required_kernelcore)
5041                 goto out;
5042
5043         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5044         find_usable_zone_for_movable();
5045         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5046
5047 restart:
5048         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5049         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5050         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5051                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5052
5053                 /*
5054                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5055                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5056                  * amount of memory for the kernel
5057                  */
5058                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5059                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5060
5061                 /*
5062                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5063                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5064                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5065                  */
5066                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5067
5068                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5069                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5070                         unsigned long size_pages;
5071
5072                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5073                         if (start_pfn >= end_pfn)
5074                                 continue;
5075
5076                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5077                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5078                                 unsigned long kernel_pages;
5079                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5080                                                                 - start_pfn;
5081
5082                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5083                                                         kernelcore_remaining);
5084                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5085                                                         required_kernelcore);
5086
5087                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5088                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5089
5090                                         /*
5091                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5092                                          * that if we have to rebalance
5093                                          * kernelcore across nodes, we will
5094                                          * not double account here
5095                                          */
5096                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5097                                         continue;
5098                                 }
5099                                 start_pfn = usable_startpfn;
5100                         }
5101
5102                         /*
5103                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5104                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5105                          * number of pages used as kernelcore
5106                          */
5107                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5108                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5109                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5110                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5111
5112                         /*
5113                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5114                          * break if the kernelcore for this node has been
5115                          * satisfied
5116                          */
5117                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5118                                                                 size_pages);
5119                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5120                         if (!kernelcore_remaining)
5121                                 break;
5122                 }
5123         }
5124
5125         /*
5126          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5127          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5128          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5129          * satisfied
5130          */
5131         usable_nodes--;
5132         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5133                 goto restart;
5134
5135         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5136         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5137                 zone_movable_pfn[nid] =
5138                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5139
5140 out:
5141         /* restore the node_state */
5142         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5143 }
5144
5145 /* Any regular or high memory on that node ? */
5146 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5147 {
5148         enum zone_type zone_type;
5149
5150         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5151                 return;
5152
5153         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5154                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5155                 if (populated_zone(zone)) {
5156                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5157                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5158                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5159                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5160                         break;
5161                 }
5162         }
5163 }
5164
5165 /**
5166  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5167  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5168  *
5169  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5170  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5171  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5172  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5173  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5174  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5175  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5176  * at arch_max_dma_pfn.
5177  */
5178 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5179 {
5180         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5181         int i, nid;
5182
5183         /* Record where the zone boundaries are */
5184         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5185                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5186         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5187                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5188         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5189         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5190         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5191                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5192                         continue;
5193                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5194                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5195                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5196                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5197         }
5198         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5199         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5200
5201         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5202         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5203         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5204
5205         /* Print out the zone ranges */
5206         printk("Zone ranges:\n");
5207         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5208                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5209                         continue;
5210                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5211                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5212                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5213                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5214                 else
5215                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5216                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5217                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5218                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5219         }
5220
5221         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5222         printk("Movable zone start for each node\n");
5223         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5224                 if (zone_movable_pfn[i])
5225                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5226                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5227         }
5228
5229         /* Print out the early node map */
5230         printk("Early memory node ranges\n");
5231         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5232                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5233                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5234
5235         /* Initialise every node */
5236         mminit_verify_pageflags_layout();
5237         setup_nr_node_ids();
5238         for_each_online_node(nid) {
5239                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5240                 free_area_init_node(nid, NULL,
5241                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5242
5243                 /* Any memory on that node */
5244                 if (pgdat->node_present_pages)
5245                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5246                 check_for_memory(pgdat, nid);
5247         }
5248 }
5249
5250 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5251 {
5252         unsigned long long coremem;
5253         if (!p)
5254                 return -EINVAL;
5255
5256         coremem = memparse(p, &p);
5257         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5258
5259         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5260         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5261
5262         return 0;
5263 }
5264
5265 /*
5266  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5267  * cannot be reclaimed or migrated.
5268  */
5269 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5270 {
5271         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5272 }
5273
5274 /*
5275  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5276  * can be reclaimed or migrated.
5277  */
5278 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5279 {
5280         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5281 }
5282
5283 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5284 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5285
5286 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5287
5288 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5289 {
5290         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5291         page_zone(page)->managed_pages += count;
5292         totalram_pages += count;
5293 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5294         if (PageHighMem(page))
5295                 totalhigh_pages += count;
5296 #endif
5297         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5298 }
5299 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5300
5301 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5302 {
5303         void *pos;
5304         unsigned long pages = 0;
5305
5306         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5307         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5308         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5309                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5310                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5311                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5312         }
5313
5314         if (pages && s)
5315                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5316                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5317
5318         return pages;
5319 }
5320 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5321
5322 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5323 void free_highmem_page(struct page *page)
5324 {
5325         __free_reserved_page(page);
5326         totalram_pages++;
5327         page_zone(page)->managed_pages++;
5328         totalhigh_pages++;
5329 }
5330 #endif
5331
5332
5333 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5334 {
5335         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5336         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5337
5338         physpages = get_num_physpages();
5339         codesize = _etext - _stext;
5340         datasize = _edata - _sdata;
5341         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5342         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5343         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5344         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5345
5346         /*
5347          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5348          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5349          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5350          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5351          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5352          */
5353 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5354         do { \
5355                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5356                         size -= adj; \
5357         } while (0)
5358
5359         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5360                      _sinittext, init_code_size);
5361         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5362         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5363         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5364         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5365
5366 #undef  adj_init_size
5367
5368         printk("Memory: %luK/%luK available "
5369                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5370                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5371 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5372                ", %luK highmem"
5373 #endif
5374                "%s%s)\n",
5375                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5376                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5377                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5378                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5379 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5380                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5381 #endif
5382                str ? ", " : "", str ? str : "");
5383 }
5384
5385 /**
5386  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5387  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5388  *
5389  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5390  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5391  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5392  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5393  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5394  * smaller per-cpu batchsize.
5395  */
5396 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5397 {
5398         dma_reserve = new_dma_reserve;
5399 }
5400
5401 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5402 {
5403         free_area_init_node(0, zones_size,
5404                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5405 }
5406
5407 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5408                                  unsigned long action, void *hcpu)
5409 {
5410         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5411
5412         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5413                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5414                 drain_pages(cpu);
5415
5416                 /*
5417                  * Spill the event counters of the dead processor
5418                  * into the current processors event counters.
5419                  * This artificially elevates the count of the current
5420                  * processor.
5421                  */
5422                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5423
5424                 /*
5425                  * Zero the differential counters of the dead processor
5426                  * so that the vm statistics are consistent.
5427                  *
5428                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5429                  * race with what we are doing.
5430                  */
5431                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5432         }
5433         return NOTIFY_OK;
5434 }
5435
5436 void __init page_alloc_init(void)
5437 {
5438         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5439 }
5440
5441 /*
5442  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5443  *      or min_free_kbytes changes.
5444  */
5445 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5446 {
5447         struct pglist_data *pgdat;
5448         unsigned long reserve_pages = 0;
5449         enum zone_type i, j;
5450
5451         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5452                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5453                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5454                         unsigned long max = 0;
5455
5456                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5457                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5458                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5459                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5460                         }
5461
5462                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5463                         max += high_wmark_pages(zone);
5464
5465                         if (max > zone->managed_pages)
5466                                 max = zone->managed_pages;
5467                         reserve_pages += max;
5468                         /*
5469                          * Lowmem reserves are not available to
5470                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5471                          * kswapd tries to balance zones to their high
5472                          * watermark.  As a result, neither should be
5473                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5474                          * situation where reclaim has to clean pages
5475                          * in order to balance the zones.
5476                          */
5477                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5478                 }
5479         }
5480         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5481         totalreserve_pages = reserve_pages;
5482 }
5483
5484 /*
5485  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5486  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5487  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5488  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5489  */
5490 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5491 {
5492         struct pglist_data *pgdat;
5493         enum zone_type j, idx;
5494
5495         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5496                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5497                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5498                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5499
5500                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5501
5502                         idx = j;
5503                         while (idx) {
5504                                 struct zone *lower_zone;
5505
5506                                 idx--;
5507
5508                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5509                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5510
5511                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5512                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5513                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5514                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5515                         }
5516                 }
5517         }
5518
5519         /* update totalreserve_pages */
5520         calculate_totalreserve_pages();
5521 }
5522
5523 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5524 {
5525         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5526         unsigned long lowmem_pages = 0;
5527         struct zone *zone;
5528         unsigned long flags;
5529
5530         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5531         for_each_zone(zone) {
5532                 if (!is_highmem(zone))
5533                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5534         }
5535
5536         for_each_zone(zone) {
5537                 u64 tmp;
5538
5539                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5540                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5541                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5542                 if (is_highmem(zone)) {
5543                         /*
5544                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5545                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5546                          * value here.
5547                          *
5548                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5549                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5550                          * not be capped for highmem.
5551                          */
5552                         unsigned long min_pages;
5553
5554                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5555                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5556                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5557                 } else {
5558                         /*
5559                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5560                          * proportionate to the zone's size.
5561                          */
5562                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5563                 }
5564
5565                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5566                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5567
5568                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5569                                       high_wmark_pages(zone) -
5570                                       low_wmark_pages(zone) -
5571                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5572
5573                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5574                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5575         }
5576
5577         /* update totalreserve_pages */
5578         calculate_totalreserve_pages();
5579 }
5580
5581 /**
5582  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5583  * or when memory is hot-{added|removed}
5584  *
5585  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5586  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5587  */
5588 void setup_per_zone_wmarks(void)
5589 {
5590         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5591         __setup_per_zone_wmarks();
5592         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5593 }
5594
5595 /*
5596  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5597  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5598  * to be referenced again before it is swapped out.
5599  *
5600  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5601  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5602  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5603  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5604  *
5605  * total     target    max
5606  * memory    ratio     inactive anon
5607  * -------------------------------------
5608  *   10MB       1         5MB
5609  *  100MB       1        50MB
5610  *    1GB       3       250MB
5611  *   10GB      10       0.9GB
5612  *  100GB      31         3GB
5613  *    1TB     101        10GB
5614  *   10TB     320        32GB
5615  */
5616 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5617 {
5618         unsigned int gb, ratio;
5619
5620         /* Zone size in gigabytes */
5621         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5622         if (gb)
5623                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5624         else
5625                 ratio = 1;
5626
5627         zone->inactive_ratio = ratio;
5628 }
5629
5630 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5631 {
5632         struct zone *zone;
5633
5634         for_each_zone(zone)
5635                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5636 }
5637
5638 /*
5639  * Initialise min_free_kbytes.
5640  *
5641  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5642  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5643  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5644  *
5645  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5646  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5647  *
5648  * which yields
5649  *
5650  * 16MB:        512k
5651  * 32MB:        724k
5652  * 64MB:        1024k
5653  * 128MB:       1448k
5654  * 256MB:       2048k
5655  * 512MB:       2896k
5656  * 1024MB:      4096k
5657  * 2048MB:      5792k
5658  * 4096MB:      8192k
5659  * 8192MB:      11584k
5660  * 16384MB:     16384k
5661  */
5662 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5663 {
5664         unsigned long lowmem_kbytes;
5665         int new_min_free_kbytes;
5666
5667         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5668         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5669
5670         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5671                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5672                 if (min_free_kbytes < 128)
5673                         min_free_kbytes = 128;
5674                 if (min_free_kbytes > 65536)
5675                         min_free_kbytes = 65536;
5676         } else {
5677                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5678                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5679         }
5680         setup_per_zone_wmarks();
5681         refresh_zone_stat_thresholds();
5682         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5683         setup_per_zone_inactive_ratio();
5684         return 0;
5685 }
5686 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5687
5688 /*
5689  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5690  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5691  *      changes.
5692  */
5693 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5694         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5695 {
5696         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5697         if (write) {
5698                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5699                 setup_per_zone_wmarks();
5700         }
5701         return 0;
5702 }
5703
5704 #ifdef CONFIG_NUMA
5705 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5706         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5707 {
5708         struct zone *zone;
5709         int rc;
5710
5711         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5712         if (rc)
5713                 return rc;
5714
5715         for_each_zone(zone)
5716                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5717                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5718         return 0;
5719 }
5720
5721 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5722         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5723 {
5724         struct zone *zone;
5725         int rc;
5726
5727         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5728         if (rc)
5729                 return rc;
5730
5731         for_each_zone(zone)
5732                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5733                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5734         return 0;
5735 }
5736 #endif
5737
5738 /*
5739  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5740  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5741  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5742  *
5743  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5744  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5745  * if in function of the boot time zone sizes.
5746  */
5747 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5748         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5749 {
5750         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5751         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5752         return 0;
5753 }
5754
5755 /*
5756  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5757  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5758  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5759  */
5760 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5761         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5762 {
5763         struct zone *zone;
5764         unsigned int cpu;
5765         int ret;
5766
5767         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5768         if (!write || (ret < 0))
5769                 return ret;
5770
5771         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5772         for_each_populated_zone(zone) {
5773                 unsigned long  high;
5774                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5775                 for_each_possible_cpu(cpu)
5776                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5777                                          high);
5778         }
5779         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5780         return 0;
5781 }
5782
5783 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5784
5785 #ifdef CONFIG_NUMA
5786 static int __init set_hashdist(char *str)
5787 {
5788         if (!str)
5789                 return 0;
5790         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5791         return 1;
5792 }
5793 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5794 #endif
5795
5796 /*
5797  * allocate a large system hash table from bootmem
5798  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5799  *   quantity of entries
5800  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5801  */
5802 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5803                                      unsigned long bucketsize,
5804                                      unsigned long numentries,
5805                                      int scale,
5806                                      int flags,
5807                                      unsigned int *_hash_shift,
5808                                      unsigned int *_hash_mask,
5809                                      unsigned long low_limit,
5810                                      unsigned long high_limit)
5811 {
5812         unsigned long long max = high_limit;
5813         unsigned long log2qty, size;
5814         void *table = NULL;
5815
5816         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5817         if (!numentries) {
5818                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5819                 numentries = nr_kernel_pages;
5820
5821                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5822                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5823                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5824
5825                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5826                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5827                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5828                 else
5829                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5830
5831                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5832                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5833                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5834                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5835                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5836                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5837                                 BUG_ON(!numentries);
5838                         }
5839                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5840                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5841         }
5842         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5843
5844         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5845         if (max == 0) {
5846                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5847                 do_div(max, bucketsize);
5848         }
5849         max = min(max, 0x80000000ULL);
5850
5851         if (numentries < low_limit)
5852                 numentries = low_limit;
5853         if (numentries > max)
5854                 numentries = max;
5855
5856         log2qty = ilog2(numentries);
5857
5858         do {
5859                 size = bucketsize << log2qty;
5860                 if (flags & HASH_EARLY)
5861                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5862                 else if (hashdist)
5863                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5864                 else {
5865                         /*
5866                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5867                          * some pages at the end of hash table which
5868                          * alloc_pages_exact() automatically does
5869                          */
5870                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5871                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5872                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5873                         }
5874                 }
5875         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5876
5877         if (!table)
5878                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5879
5880         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5881                tablename,
5882                (1UL << log2qty),
5883                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5884                size);
5885
5886         if (_hash_shift)
5887                 *_hash_shift = log2qty;
5888         if (_hash_mask)
5889                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5890
5891         return table;
5892 }
5893
5894 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5895 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5896                                                         unsigned long pfn)
5897 {
5898 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5899         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5900 #else
5901         return zone->pageblock_flags;
5902 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5903 }
5904
5905 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5906 {
5907 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5908         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5909         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5910 #else
5911         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5912         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5913 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5914 }
5915
5916 /**
5917  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5918  * @page: The page within the block of interest
5919  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5920  * @end_bitidx: The last bit of interest
5921  * returns pageblock_bits flags
5922  */
5923 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5924                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5925 {
5926         struct zone *zone;
5927         unsigned long *bitmap;
5928         unsigned long pfn, bitidx;
5929         unsigned long flags = 0;
5930         unsigned long value = 1;
5931
5932         zone = page_zone(page);
5933         pfn = page_to_pfn(page);
5934         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5935         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5936
5937         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5938                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5939                         flags |= value;
5940
5941         return flags;
5942 }
5943
5944 /**
5945  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5946  * @page: The page within the block of interest
5947  * @start_bitidx: The first bit of interest
5948  * @end_bitidx: The last bit of interest
5949  * @flags: The flags to set
5950  */
5951 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5952                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5953 {
5954         struct zone *zone;
5955         unsigned long *bitmap;
5956         unsigned long pfn, bitidx;
5957         unsigned long value = 1;
5958
5959         zone = page_zone(page);
5960         pfn = page_to_pfn(page);
5961         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5962         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5963         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5964
5965         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5966                 if (flags & value)
5967                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5968                 else
5969                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5970 }
5971
5972 /*
5973  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5974  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5975  *
5976  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5977  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5978  * expect this function should be exact.
5979  */
5980 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5981                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5982 {
5983         unsigned long pfn, iter, found;
5984         int mt;
5985
5986         /*
5987          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5988          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5989          */
5990         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5991                 return false;
5992         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5993         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5994                 return false;
5995
5996         pfn = page_to_pfn(page);
5997         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5998                 unsigned long check = pfn + iter;
5999
6000                 if (!pfn_valid_within(check))
6001                         continue;
6002
6003                 page = pfn_to_page(check);
6004
6005                 /*
6006                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6007                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6008                  * handle each tail page individually in migration.
6009                  */
6010                 if (PageHuge(page)) {
6011                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6012                         continue;
6013                 }
6014
6015                 /*
6016                  * We can't use page_count without pin a page
6017                  * because another CPU can free compound page.
6018                  * This check already skips compound tails of THP
6019                  * because their page->_count is zero at all time.
6020                  */
6021                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6022                         if (PageBuddy(page))
6023                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6024                         continue;
6025                 }
6026
6027                 /*
6028                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6029                  * page_count() is not 0.
6030                  */
6031                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6032                         continue;
6033
6034                 if (!PageLRU(page))
6035                         found++;
6036                 /*
6037                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6038                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6039                  * and it still to be fixed.
6040                  */
6041                 /*
6042                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6043                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6044                  *
6045                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6046                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6047                  * page at boot.
6048                  */
6049                 if (found > count)
6050                         return true;
6051         }
6052         return false;
6053 }
6054
6055 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6056 {
6057         struct zone *zone;
6058         unsigned long pfn;
6059
6060         /*
6061          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6062          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6063          * the zone but still within the section.
6064          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6065          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6066          */
6067         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6068                 return false;
6069
6070         zone = page_zone(page);
6071         pfn = page_to_pfn(page);
6072         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6073                 return false;
6074
6075         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6076 }
6077
6078 #ifdef CONFIG_CMA
6079
6080 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6081 {
6082         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6083                              pageblock_nr_pages) - 1);
6084 }
6085
6086 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6087 {
6088         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6089                                 pageblock_nr_pages));
6090 }
6091
6092 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6093 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6094                                         unsigned long start, unsigned long end)
6095 {
6096         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6097         unsigned long nr_reclaimed;
6098         unsigned long pfn = start;
6099         unsigned int tries = 0;
6100         int ret = 0;
6101
6102         migrate_prep();
6103
6104         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6105                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6106                         ret = -EINTR;
6107                         break;
6108                 }
6109
6110                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6111                         cc->nr_migratepages = 0;
6112                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6113                                                          pfn, end, true);
6114                         if (!pfn) {
6115                                 ret = -EINTR;
6116                                 break;
6117                         }
6118                         tries = 0;
6119                 } else if (++tries == 5) {
6120                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6121                         break;
6122                 }
6123
6124                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6125                                                         &cc->migratepages);
6126                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6127
6128                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6129                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6130         }
6131         if (ret < 0) {
6132                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6133                 return ret;
6134         }
6135         return 0;
6136 }
6137
6138 /**
6139  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6140  * @start:      start PFN to allocate
6141  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6142  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6143  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6144  *                      in range must have the same migratetype and it must
6145  *                      be either of the two.
6146  *
6147  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6148  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6149  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6150  * pages fall in.
6151  *
6152  * The PFN range must belong to a single zone.
6153  *
6154  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6155  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6156  * need to be freed with free_contig_range().
6157  */
6158 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6159                        unsigned migratetype)
6160 {
6161         unsigned long outer_start, outer_end;
6162         int ret = 0, order;
6163
6164         struct compact_control cc = {
6165                 .nr_migratepages = 0,
6166                 .order = -1,
6167                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6168                 .sync = true,
6169                 .ignore_skip_hint = true,
6170         };
6171         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6172
6173         /*
6174          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6175          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6176          * have different sizes, and due to the way page allocator
6177          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6178          * that page allocator won't try to merge buddies from
6179          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6180          * other migration type.
6181          *
6182          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6183          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6184          * we are interested in).  This will put all the pages in
6185          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6186          *
6187          * When this is done, we take the pages in range from page
6188          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6189          * page allocator will never consider using them.
6190          *
6191          * This lets us mark the pageblocks back as
6192          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6193          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6194          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6195          */
6196
6197         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6198                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6199                                        false);
6200         if (ret)
6201                 return ret;
6202
6203         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6204         if (ret)
6205                 goto done;
6206
6207         /*
6208          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6209          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6210          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6211          * What we are going to do is to allocate all pages from
6212          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6213          *
6214          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6215          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6216          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6217          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6218          * once this is done free the pages we are not interested in.
6219          *
6220          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6221          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6222          */
6223
6224         lru_add_drain_all();
6225         drain_all_pages();
6226
6227         order = 0;
6228         outer_start = start;
6229         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6230                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6231                         ret = -EBUSY;
6232                         goto done;
6233                 }
6234                 outer_start &= ~0UL << order;
6235         }
6236
6237         /* Make sure the range is really isolated. */
6238         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6239                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6240                        outer_start, end);
6241                 ret = -EBUSY;
6242                 goto done;
6243         }
6244
6245
6246         /* Grab isolated pages from freelists. */
6247         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6248         if (!outer_end) {
6249                 ret = -EBUSY;
6250                 goto done;
6251         }
6252
6253         /* Free head and tail (if any) */
6254         if (start != outer_start)
6255                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6256         if (end != outer_end)
6257                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6258
6259 done:
6260         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6261                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6262         return ret;
6263 }
6264
6265 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6266 {
6267         unsigned int count = 0;
6268
6269         for (; nr_pages--; pfn++) {
6270                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6271
6272                 count += page_count(page) != 1;
6273                 __free_page(page);
6274         }
6275         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6276 }
6277 #endif
6278
6279 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6280 /*
6281  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6282  * page high values need to be recalulated.
6283  */
6284 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6285 {
6286         unsigned cpu;
6287         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6288         for_each_possible_cpu(cpu)
6289                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6290                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6291         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6292 }
6293 #endif
6294
6295 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6296 {
6297         unsigned long flags;
6298         int cpu;
6299         struct per_cpu_pageset *pset;
6300
6301         /* avoid races with drain_pages()  */
6302         local_irq_save(flags);
6303         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6304                 for_each_online_cpu(cpu) {
6305                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6306                         drain_zonestat(zone, pset);
6307                 }
6308                 free_percpu(zone->pageset);
6309                 zone->pageset = &boot_pageset;
6310         }
6311         local_irq_restore(flags);
6312 }
6313
6314 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6315 /*
6316  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6317  */
6318 void
6319 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6320 {
6321         struct page *page;
6322         struct zone *zone;
6323         int order, i;
6324         unsigned long pfn;
6325         unsigned long flags;
6326         /* find the first valid pfn */
6327         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6328                 if (pfn_valid(pfn))
6329                         break;
6330         if (pfn == end_pfn)
6331                 return;
6332         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6333         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6334         pfn = start_pfn;
6335         while (pfn < end_pfn) {
6336                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6337                         pfn++;
6338                         continue;
6339                 }
6340                 page = pfn_to_page(pfn);
6341                 /*
6342                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6343                  * page_count() is not 0.
6344                  */
6345                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6346                         pfn++;
6347                         SetPageReserved(page);
6348                         continue;
6349                 }
6350
6351                 BUG_ON(page_count(page));
6352                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6353                 order = page_order(page);
6354 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6355                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6356                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6357 #endif
6358                 list_del(&page->lru);
6359                 rmv_page_order(page);
6360                 zone->free_area[order].nr_free--;
6361                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6362                         SetPageReserved((page+i));
6363                 pfn += (1 << order);
6364         }
6365         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6366 }
6367 #endif
6368
6369 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6370 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6371 {
6372         struct zone *zone = page_zone(page);
6373         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6374         unsigned long flags;
6375         int order;
6376
6377         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6378         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6379                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6380
6381                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6382                         break;
6383         }
6384         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6385
6386         return order < MAX_ORDER;
6387 }
6388 #endif
6389
6390 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6391         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6392         {1UL << PG_error,               "error"         },
6393         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6394         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6395         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6396         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6397         {1UL << PG_active,              "active"        },
6398         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6399         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6400         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6401         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6402         {1UL << PG_private,             "private"       },
6403         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6404         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6405 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6406         {1UL << PG_head,                "head"          },
6407         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6408 #else
6409         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6410 #endif
6411         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6412         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6413         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6414         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6415         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6416 #ifdef CONFIG_MMU
6417         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6418 #endif
6419 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6420         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6421 #endif
6422 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6423         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6424 #endif
6425 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6426         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6427 #endif
6428 };
6429
6430 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6431 {
6432         const char *delim = "";
6433         unsigned long mask;
6434         int i;
6435
6436         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6437
6438         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6439
6440         /* remove zone id */
6441         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6442
6443         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6444
6445                 mask = pageflag_names[i].mask;
6446                 if ((flags & mask) != mask)
6447                         continue;
6448
6449                 flags &= ~mask;
6450                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6451                 delim = "|";
6452         }
6453
6454         /* check for left over flags */
6455         if (flags)
6456                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6457
6458         printk(")\n");
6459 }
6460
6461 void dump_page(struct page *page)
6462 {
6463         printk(KERN_ALERT
6464                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6465                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6466                 page->mapping, page->index);
6467         dump_page_flags(page->flags);
6468         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6469 }