]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - mm/page_alloc.c
mm: add & use zone_end_pfn() and zone_spans_pfn()
[~andy/linux] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/page-debug-flags.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62
63 #include <asm/tlbflush.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include "internal.h"
66
67 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
68 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
69 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
70 #endif
71
72 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
73 /*
74  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
75  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
76  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
77  * defined in <linux/topology.h>.
78  */
79 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
80 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
81 #endif
82
83 /*
84  * Array of node states.
85  */
86 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
87         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
88         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
89 #ifndef CONFIG_NUMA
90         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
91 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
92         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
93 #endif
94 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
95         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
96 #endif
97         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
98 #endif  /* NUMA */
99 };
100 EXPORT_SYMBOL(node_states);
101
102 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
103 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
104 /*
105  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
106  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
107  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
108  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
109  */
110 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
111
112 int percpu_pagelist_fraction;
113 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
114
115 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
116 /*
117  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
118  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
119  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
120  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
121  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
122  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
123  */
124
125 static gfp_t saved_gfp_mask;
126
127 void pm_restore_gfp_mask(void)
128 {
129         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
130         if (saved_gfp_mask) {
131                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
132                 saved_gfp_mask = 0;
133         }
134 }
135
136 void pm_restrict_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         WARN_ON(saved_gfp_mask);
140         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
141         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
142 }
143
144 bool pm_suspended_storage(void)
145 {
146         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
147                 return false;
148         return true;
149 }
150 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
151
152 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
153 int pageblock_order __read_mostly;
154 #endif
155
156 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
157
158 /*
159  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
160  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
161  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
162  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
163  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
164  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
165  *
166  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
167  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
168  */
169 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
170 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
171          256,
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
174          256,
175 #endif
176 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
177          32,
178 #endif
179          32,
180 };
181
182 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
183
184 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
185 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
186          "DMA",
187 #endif
188 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
189          "DMA32",
190 #endif
191          "Normal",
192 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
193          "HighMem",
194 #endif
195          "Movable",
196 };
197
198 int min_free_kbytes = 1024;
199
200 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
201 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
202 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
203
204 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
205 /* Movable memory ranges, will also be used by memblock subsystem. */
206 struct movablemem_map movablemem_map = {
207         .acpi = false,
208         .nr_map = 0,
209 };
210
211 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
212 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
213 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
214 static unsigned long __initdata required_movablecore;
215 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
216 static unsigned long __meminitdata zone_movable_limit[MAX_NUMNODES];
217
218 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
219 int movable_zone;
220 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
221 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
222
223 #if MAX_NUMNODES > 1
224 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
225 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
226 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
227 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
228 #endif
229
230 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
231
232 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
233 {
234
235         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled))
236                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
237
238         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
239                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
240 }
241
242 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
243
244 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
245 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
246 {
247         int ret = 0;
248         unsigned seq;
249         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
250
251         do {
252                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
253                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
254                         ret = 1;
255         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
256
257         return ret;
258 }
259
260 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
261 {
262         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
263                 return 0;
264         if (zone != page_zone(page))
265                 return 0;
266
267         return 1;
268 }
269 /*
270  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
271  */
272 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
273 {
274         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
275                 return 1;
276         if (!page_is_consistent(zone, page))
277                 return 1;
278
279         return 0;
280 }
281 #else
282 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         return 0;
285 }
286 #endif
287
288 static void bad_page(struct page *page)
289 {
290         static unsigned long resume;
291         static unsigned long nr_shown;
292         static unsigned long nr_unshown;
293
294         /* Don't complain about poisoned pages */
295         if (PageHWPoison(page)) {
296                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
297                 return;
298         }
299
300         /*
301          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
302          * or allow a steady drip of one report per second.
303          */
304         if (nr_shown == 60) {
305                 if (time_before(jiffies, resume)) {
306                         nr_unshown++;
307                         goto out;
308                 }
309                 if (nr_unshown) {
310                         printk(KERN_ALERT
311                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
312                                 nr_unshown);
313                         nr_unshown = 0;
314                 }
315                 nr_shown = 0;
316         }
317         if (nr_shown++ == 0)
318                 resume = jiffies + 60 * HZ;
319
320         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
321                 current->comm, page_to_pfn(page));
322         dump_page(page);
323
324         print_modules();
325         dump_stack();
326 out:
327         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
328         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
329         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
330 }
331
332 /*
333  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
334  *
335  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
336  *
337  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
338  *
339  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
340  * pointing at the head page.
341  *
342  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
343  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
344  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
345  */
346
347 static void free_compound_page(struct page *page)
348 {
349         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
350 }
351
352 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
353 {
354         int i;
355         int nr_pages = 1 << order;
356
357         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
358         set_compound_order(page, order);
359         __SetPageHead(page);
360         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
361                 struct page *p = page + i;
362                 __SetPageTail(p);
363                 set_page_count(p, 0);
364                 p->first_page = page;
365         }
366 }
367
368 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
369 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
370 {
371         int i;
372         int nr_pages = 1 << order;
373         int bad = 0;
374
375         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
376                 bad_page(page);
377                 bad++;
378         }
379
380         __ClearPageHead(page);
381
382         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
383                 struct page *p = page + i;
384
385                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
386                         bad_page(page);
387                         bad++;
388                 }
389                 __ClearPageTail(p);
390         }
391
392         return bad;
393 }
394
395 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
396 {
397         int i;
398
399         /*
400          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
401          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
402          */
403         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
404         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
405                 clear_highpage(page + i);
406 }
407
408 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
409 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
410
411 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
412 {
413         unsigned long res;
414
415         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
416                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
417                 return 0;
418         }
419         _debug_guardpage_minorder = res;
420         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
421         return 0;
422 }
423 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
424
425 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
426 {
427         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
428 }
429
430 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
431 {
432         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
433 }
434 #else
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
436 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
437 #endif
438
439 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
440 {
441         set_page_private(page, order);
442         __SetPageBuddy(page);
443 }
444
445 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
446 {
447         __ClearPageBuddy(page);
448         set_page_private(page, 0);
449 }
450
451 /*
452  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
453  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
454  *
455  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
456  * the following equation:
457  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
458  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
459  * 1 buddy is #10:
460  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
461  *
462  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
463  * satisfies the following equation:
464  *     P = B & ~(1 << O)
465  *
466  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
467  */
468 static inline unsigned long
469 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
470 {
471         return page_idx ^ (1 << order);
472 }
473
474 /*
475  * This function checks whether a page is free && is the buddy
476  * we can do coalesce a page and its buddy if
477  * (a) the buddy is not in a hole &&
478  * (b) the buddy is in the buddy system &&
479  * (c) a page and its buddy have the same order &&
480  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
481  *
482  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount -2.
483  * Setting, clearing, and testing _mapcount -2 is serialized by zone->lock.
484  *
485  * For recording page's order, we use page_private(page).
486  */
487 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
488                                                                 int order)
489 {
490         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
491                 return 0;
492
493         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
494                 return 0;
495
496         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
497                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
498                 return 1;
499         }
500
501         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
502                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
503                 return 1;
504         }
505         return 0;
506 }
507
508 /*
509  * Freeing function for a buddy system allocator.
510  *
511  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
512  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
513  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
514  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
515  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
516  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
517  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
518  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
519  * parts of the VM system.
520  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
521  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount -2. Page's
522  * order is recorded in page_private(page) field.
523  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
524  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
525  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
526  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
527  * triggers coalescing into a block of larger size.
528  *
529  * -- nyc
530  */
531
532 static inline void __free_one_page(struct page *page,
533                 struct zone *zone, unsigned int order,
534                 int migratetype)
535 {
536         unsigned long page_idx;
537         unsigned long combined_idx;
538         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
539         struct page *buddy;
540
541         if (unlikely(PageCompound(page)))
542                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
543                         return;
544
545         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
546
547         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
548
549         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
550         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
551
552         while (order < MAX_ORDER-1) {
553                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
554                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
555                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
556                         break;
557                 /*
558                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
559                  * merge with it and move up one order.
560                  */
561                 if (page_is_guard(buddy)) {
562                         clear_page_guard_flag(buddy);
563                         set_page_private(page, 0);
564                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
565                                                   migratetype);
566                 } else {
567                         list_del(&buddy->lru);
568                         zone->free_area[order].nr_free--;
569                         rmv_page_order(buddy);
570                 }
571                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
572                 page = page + (combined_idx - page_idx);
573                 page_idx = combined_idx;
574                 order++;
575         }
576         set_page_order(page, order);
577
578         /*
579          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
580          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
581          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
582          * that is happening, add the free page to the tail of the list
583          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
584          * as a higher order page
585          */
586         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
587                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
588                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
589                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
590                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
591                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
592                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
593                         list_add_tail(&page->lru,
594                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
595                         goto out;
596                 }
597         }
598
599         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
600 out:
601         zone->free_area[order].nr_free++;
602 }
603
604 static inline int free_pages_check(struct page *page)
605 {
606         if (unlikely(page_mapcount(page) |
607                 (page->mapping != NULL)  |
608                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
609                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
610                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
611                 bad_page(page);
612                 return 1;
613         }
614         page_nid_reset_last(page);
615         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
616                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
617         return 0;
618 }
619
620 /*
621  * Frees a number of pages from the PCP lists
622  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
623  * count is the number of pages to free.
624  *
625  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
626  * see if this freeing clears that state.
627  *
628  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
629  * pinned" detection logic.
630  */
631 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
632                                         struct per_cpu_pages *pcp)
633 {
634         int migratetype = 0;
635         int batch_free = 0;
636         int to_free = count;
637
638         spin_lock(&zone->lock);
639         zone->all_unreclaimable = 0;
640         zone->pages_scanned = 0;
641
642         while (to_free) {
643                 struct page *page;
644                 struct list_head *list;
645
646                 /*
647                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
648                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
649                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
650                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
651                  * lists
652                  */
653                 do {
654                         batch_free++;
655                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
656                                 migratetype = 0;
657                         list = &pcp->lists[migratetype];
658                 } while (list_empty(list));
659
660                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
661                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
662                         batch_free = to_free;
663
664                 do {
665                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
666
667                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
668                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
669                         list_del(&page->lru);
670                         mt = get_freepage_migratetype(page);
671                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
672                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
673                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
674                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
675                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
676                                 if (is_migrate_cma(mt))
677                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
678                         }
679                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
680         }
681         spin_unlock(&zone->lock);
682 }
683
684 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
685                                 int migratetype)
686 {
687         spin_lock(&zone->lock);
688         zone->all_unreclaimable = 0;
689         zone->pages_scanned = 0;
690
691         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
692         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
693                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
694         spin_unlock(&zone->lock);
695 }
696
697 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
698 {
699         int i;
700         int bad = 0;
701
702         trace_mm_page_free(page, order);
703         kmemcheck_free_shadow(page, order);
704
705         if (PageAnon(page))
706                 page->mapping = NULL;
707         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
708                 bad += free_pages_check(page + i);
709         if (bad)
710                 return false;
711
712         if (!PageHighMem(page)) {
713                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),PAGE_SIZE<<order);
714                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
715                                            PAGE_SIZE << order);
716         }
717         arch_free_page(page, order);
718         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
719
720         return true;
721 }
722
723 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
724 {
725         unsigned long flags;
726         int migratetype;
727
728         if (!free_pages_prepare(page, order))
729                 return;
730
731         local_irq_save(flags);
732         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
733         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
734         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
735         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
736         local_irq_restore(flags);
737 }
738
739 /*
740  * Read access to zone->managed_pages is safe because it's unsigned long,
741  * but we still need to serialize writers. Currently all callers of
742  * __free_pages_bootmem() except put_page_bootmem() should only be used
743  * at boot time. So for shorter boot time, we shift the burden to
744  * put_page_bootmem() to serialize writers.
745  */
746 void __meminit __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
747 {
748         unsigned int nr_pages = 1 << order;
749         unsigned int loop;
750
751         prefetchw(page);
752         for (loop = 0; loop < nr_pages; loop++) {
753                 struct page *p = &page[loop];
754
755                 if (loop + 1 < nr_pages)
756                         prefetchw(p + 1);
757                 __ClearPageReserved(p);
758                 set_page_count(p, 0);
759         }
760
761         page_zone(page)->managed_pages += 1 << order;
762         set_page_refcounted(page);
763         __free_pages(page, order);
764 }
765
766 #ifdef CONFIG_CMA
767 /* Free whole pageblock and set it's migration type to MIGRATE_CMA. */
768 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
769 {
770         unsigned i = pageblock_nr_pages;
771         struct page *p = page;
772
773         do {
774                 __ClearPageReserved(p);
775                 set_page_count(p, 0);
776         } while (++p, --i);
777
778         set_page_refcounted(page);
779         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
780         __free_pages(page, pageblock_order);
781         totalram_pages += pageblock_nr_pages;
782 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
783         if (PageHighMem(page))
784                 totalhigh_pages += pageblock_nr_pages;
785 #endif
786 }
787 #endif
788
789 /*
790  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
791  * Please do not alter this order without good reasons and regression
792  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
793  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
794  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
795  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
796  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
797  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
798  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
799  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
800  *
801  * -- nyc
802  */
803 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
804         int low, int high, struct free_area *area,
805         int migratetype)
806 {
807         unsigned long size = 1 << high;
808
809         while (high > low) {
810                 area--;
811                 high--;
812                 size >>= 1;
813                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
814
815 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
816                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
817                         /*
818                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
819                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
820                          * Corresponding page table entries will not be touched,
821                          * pages will stay not present in virtual address space
822                          */
823                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
824                         set_page_guard_flag(&page[size]);
825                         set_page_private(&page[size], high);
826                         /* Guard pages are not available for any usage */
827                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
828                                                   migratetype);
829                         continue;
830                 }
831 #endif
832                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
833                 area->nr_free++;
834                 set_page_order(&page[size], high);
835         }
836 }
837
838 /*
839  * This page is about to be returned from the page allocator
840  */
841 static inline int check_new_page(struct page *page)
842 {
843         if (unlikely(page_mapcount(page) |
844                 (page->mapping != NULL)  |
845                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
846                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
847                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
848                 bad_page(page);
849                 return 1;
850         }
851         return 0;
852 }
853
854 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
855 {
856         int i;
857
858         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
859                 struct page *p = page + i;
860                 if (unlikely(check_new_page(p)))
861                         return 1;
862         }
863
864         set_page_private(page, 0);
865         set_page_refcounted(page);
866
867         arch_alloc_page(page, order);
868         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
869
870         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
871                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
872
873         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
874                 prep_compound_page(page, order);
875
876         return 0;
877 }
878
879 /*
880  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
881  * the smallest available page from the freelists
882  */
883 static inline
884 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
885                                                 int migratetype)
886 {
887         unsigned int current_order;
888         struct free_area * area;
889         struct page *page;
890
891         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
892         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
893                 area = &(zone->free_area[current_order]);
894                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
895                         continue;
896
897                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
898                                                         struct page, lru);
899                 list_del(&page->lru);
900                 rmv_page_order(page);
901                 area->nr_free--;
902                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
903                 return page;
904         }
905
906         return NULL;
907 }
908
909
910 /*
911  * This array describes the order lists are fallen back to when
912  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
913  */
914 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
915         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
916         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
917 #ifdef CONFIG_CMA
918         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
920 #else
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
922 #endif
923         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
924 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
925         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
926 #endif
927 };
928
929 /*
930  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
931  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
932  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
933  */
934 int move_freepages(struct zone *zone,
935                           struct page *start_page, struct page *end_page,
936                           int migratetype)
937 {
938         struct page *page;
939         unsigned long order;
940         int pages_moved = 0;
941
942 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
943         /*
944          * page_zone is not safe to call in this context when
945          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
946          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
947          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
948          * grouping pages by mobility
949          */
950         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
951 #endif
952
953         for (page = start_page; page <= end_page;) {
954                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
955                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
956
957                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
958                         page++;
959                         continue;
960                 }
961
962                 if (!PageBuddy(page)) {
963                         page++;
964                         continue;
965                 }
966
967                 order = page_order(page);
968                 list_move(&page->lru,
969                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
970                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
971                 page += 1 << order;
972                 pages_moved += 1 << order;
973         }
974
975         return pages_moved;
976 }
977
978 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
979                                 int migratetype)
980 {
981         unsigned long start_pfn, end_pfn;
982         struct page *start_page, *end_page;
983
984         start_pfn = page_to_pfn(page);
985         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
986         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
987         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
988         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
989
990         /* Do not cross zone boundaries */
991         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
992                 start_page = page;
993         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
994                 return 0;
995
996         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
997 }
998
999 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1000                                         int start_order, int migratetype)
1001 {
1002         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1003
1004         while (nr_pageblocks--) {
1005                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1006                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1007         }
1008 }
1009
1010 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1011 static inline struct page *
1012 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1013 {
1014         struct free_area * area;
1015         int current_order;
1016         struct page *page;
1017         int migratetype, i;
1018
1019         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1020         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1021                                                 --current_order) {
1022                 for (i = 0;; i++) {
1023                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1024
1025                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1026                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1027                                 break;
1028
1029                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1030                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1031                                 continue;
1032
1033                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1034                                         struct page, lru);
1035                         area->nr_free--;
1036
1037                         /*
1038                          * If breaking a large block of pages, move all free
1039                          * pages to the preferred allocation list. If falling
1040                          * back for a reclaimable kernel allocation, be more
1041                          * aggressive about taking ownership of free pages
1042                          *
1043                          * On the other hand, never change migration
1044                          * type of MIGRATE_CMA pageblocks nor move CMA
1045                          * pages on different free lists. We don't
1046                          * want unmovable pages to be allocated from
1047                          * MIGRATE_CMA areas.
1048                          */
1049                         if (!is_migrate_cma(migratetype) &&
1050                             (unlikely(current_order >= pageblock_order / 2) ||
1051                              start_migratetype == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1052                              page_group_by_mobility_disabled)) {
1053                                 int pages;
1054                                 pages = move_freepages_block(zone, page,
1055                                                                 start_migratetype);
1056
1057                                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1058                                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1059                                                 page_group_by_mobility_disabled)
1060                                         set_pageblock_migratetype(page,
1061                                                                 start_migratetype);
1062
1063                                 migratetype = start_migratetype;
1064                         }
1065
1066                         /* Remove the page from the freelists */
1067                         list_del(&page->lru);
1068                         rmv_page_order(page);
1069
1070                         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1071                         if (current_order >= pageblock_order &&
1072                             !is_migrate_cma(migratetype))
1073                                 change_pageblock_range(page, current_order,
1074                                                         start_migratetype);
1075
1076                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1077                                is_migrate_cma(migratetype)
1078                              ? migratetype : start_migratetype);
1079
1080                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1081                                 start_migratetype, migratetype);
1082
1083                         return page;
1084                 }
1085         }
1086
1087         return NULL;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1092  * Call me with the zone->lock already held.
1093  */
1094 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1095                                                 int migratetype)
1096 {
1097         struct page *page;
1098
1099 retry_reserve:
1100         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1101
1102         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1103                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1104
1105                 /*
1106                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1107                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1108                  * and we want just one call site
1109                  */
1110                 if (!page) {
1111                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1112                         goto retry_reserve;
1113                 }
1114         }
1115
1116         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1117         return page;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1122  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1123  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1124  */
1125 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1126                         unsigned long count, struct list_head *list,
1127                         int migratetype, int cold)
1128 {
1129         int mt = migratetype, i;
1130
1131         spin_lock(&zone->lock);
1132         for (i = 0; i < count; ++i) {
1133                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1134                 if (unlikely(page == NULL))
1135                         break;
1136
1137                 /*
1138                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1139                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1140                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1141                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1142                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1143                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1144                  * properly.
1145                  */
1146                 if (likely(cold == 0))
1147                         list_add(&page->lru, list);
1148                 else
1149                         list_add_tail(&page->lru, list);
1150                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1151                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1152                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1153                                 mt = migratetype;
1154                 }
1155                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1156                 list = &page->lru;
1157                 if (is_migrate_cma(mt))
1158                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1159                                               -(1 << order));
1160         }
1161         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1162         spin_unlock(&zone->lock);
1163         return i;
1164 }
1165
1166 #ifdef CONFIG_NUMA
1167 /*
1168  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1169  * currently executing processor on remote nodes after they have
1170  * expired.
1171  *
1172  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1173  * a single processor.
1174  */
1175 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1176 {
1177         unsigned long flags;
1178         int to_drain;
1179
1180         local_irq_save(flags);
1181         if (pcp->count >= pcp->batch)
1182                 to_drain = pcp->batch;
1183         else
1184                 to_drain = pcp->count;
1185         if (to_drain > 0) {
1186                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1187                 pcp->count -= to_drain;
1188         }
1189         local_irq_restore(flags);
1190 }
1191 #endif
1192
1193 /*
1194  * Drain pages of the indicated processor.
1195  *
1196  * The processor must either be the current processor and the
1197  * thread pinned to the current processor or a processor that
1198  * is not online.
1199  */
1200 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1201 {
1202         unsigned long flags;
1203         struct zone *zone;
1204
1205         for_each_populated_zone(zone) {
1206                 struct per_cpu_pageset *pset;
1207                 struct per_cpu_pages *pcp;
1208
1209                 local_irq_save(flags);
1210                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1211
1212                 pcp = &pset->pcp;
1213                 if (pcp->count) {
1214                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1215                         pcp->count = 0;
1216                 }
1217                 local_irq_restore(flags);
1218         }
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1223  */
1224 void drain_local_pages(void *arg)
1225 {
1226         drain_pages(smp_processor_id());
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1231  *
1232  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1233  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1234  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1235  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1236  * before the call to on_each_cpu_mask().
1237  */
1238 void drain_all_pages(void)
1239 {
1240         int cpu;
1241         struct per_cpu_pageset *pcp;
1242         struct zone *zone;
1243
1244         /*
1245          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1246          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1247          */
1248         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1249
1250         /*
1251          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1252          * as offline notification will cause the notified
1253          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1254          * disables preemption as part of its processing
1255          */
1256         for_each_online_cpu(cpu) {
1257                 bool has_pcps = false;
1258                 for_each_populated_zone(zone) {
1259                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1260                         if (pcp->pcp.count) {
1261                                 has_pcps = true;
1262                                 break;
1263                         }
1264                 }
1265                 if (has_pcps)
1266                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1267                 else
1268                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1269         }
1270         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1271 }
1272
1273 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1274
1275 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1276 {
1277         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1278         unsigned long flags;
1279         int order, t;
1280         struct list_head *curr;
1281
1282         if (!zone->spanned_pages)
1283                 return;
1284
1285         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1286
1287         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1288         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1289                 if (pfn_valid(pfn)) {
1290                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1291
1292                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1293                                 swsusp_unset_page_free(page);
1294                 }
1295
1296         for_each_migratetype_order(order, t) {
1297                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1298                         unsigned long i;
1299
1300                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1301                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1302                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1303                 }
1304         }
1305         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1306 }
1307 #endif /* CONFIG_PM */
1308
1309 /*
1310  * Free a 0-order page
1311  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1312  */
1313 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1314 {
1315         struct zone *zone = page_zone(page);
1316         struct per_cpu_pages *pcp;
1317         unsigned long flags;
1318         int migratetype;
1319
1320         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1321                 return;
1322
1323         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1324         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1325         local_irq_save(flags);
1326         __count_vm_event(PGFREE);
1327
1328         /*
1329          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1330          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1331          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1332          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1333          * excessively into the page allocator
1334          */
1335         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1336                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1337                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1338                         goto out;
1339                 }
1340                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1341         }
1342
1343         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1344         if (cold)
1345                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1346         else
1347                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1348         pcp->count++;
1349         if (pcp->count >= pcp->high) {
1350                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);
1351                 pcp->count -= pcp->batch;
1352         }
1353
1354 out:
1355         local_irq_restore(flags);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Free a list of 0-order pages
1360  */
1361 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1362 {
1363         struct page *page, *next;
1364
1365         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1366                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1367                 free_hot_cold_page(page, cold);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1373  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1374  * Each sub-page must be freed individually.
1375  *
1376  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1377  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1378  */
1379 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1380 {
1381         int i;
1382
1383         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1384         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1385
1386 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1387         /*
1388          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1389          * otherwise free the whole shadow.
1390          */
1391         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1392                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1393 #endif
1394
1395         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1396                 set_page_refcounted(page + i);
1397 }
1398
1399 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1400 {
1401         unsigned long watermark;
1402         struct zone *zone;
1403         int mt;
1404
1405         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1406
1407         zone = page_zone(page);
1408         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1409
1410         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1411                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1412                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1413                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1414                         return 0;
1415
1416                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1417         }
1418
1419         /* Remove page from free list */
1420         list_del(&page->lru);
1421         zone->free_area[order].nr_free--;
1422         rmv_page_order(page);
1423
1424         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1425         if (order >= pageblock_order - 1) {
1426                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1427                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1428                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1429                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1430                                 set_pageblock_migratetype(page,
1431                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1432                 }
1433         }
1434
1435         return 1UL << order;
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1440  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1441  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1442  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1443  * are enabled.
1444  *
1445  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1446  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1447  */
1448 int split_free_page(struct page *page)
1449 {
1450         unsigned int order;
1451         int nr_pages;
1452
1453         order = page_order(page);
1454
1455         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1456         if (!nr_pages)
1457                 return 0;
1458
1459         /* Split into individual pages */
1460         set_page_refcounted(page);
1461         split_page(page, order);
1462         return nr_pages;
1463 }
1464
1465 /*
1466  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1467  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1468  * or two.
1469  */
1470 static inline
1471 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1472                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1473                         int migratetype)
1474 {
1475         unsigned long flags;
1476         struct page *page;
1477         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1478
1479 again:
1480         if (likely(order == 0)) {
1481                 struct per_cpu_pages *pcp;
1482                 struct list_head *list;
1483
1484                 local_irq_save(flags);
1485                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1486                 list = &pcp->lists[migratetype];
1487                 if (list_empty(list)) {
1488                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1489                                         pcp->batch, list,
1490                                         migratetype, cold);
1491                         if (unlikely(list_empty(list)))
1492                                 goto failed;
1493                 }
1494
1495                 if (cold)
1496                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1497                 else
1498                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1499
1500                 list_del(&page->lru);
1501                 pcp->count--;
1502         } else {
1503                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1504                         /*
1505                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1506                          *
1507                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1508                          * properly detect and handle allocation failures.
1509                          *
1510                          * We most definitely don't want callers attempting to
1511                          * allocate greater than order-1 page units with
1512                          * __GFP_NOFAIL.
1513                          */
1514                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1515                 }
1516                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1517                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1518                 spin_unlock(&zone->lock);
1519                 if (!page)
1520                         goto failed;
1521                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1522                                           get_pageblock_migratetype(page));
1523         }
1524
1525         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1526         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1527         local_irq_restore(flags);
1528
1529         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1530         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1531                 goto again;
1532         return page;
1533
1534 failed:
1535         local_irq_restore(flags);
1536         return NULL;
1537 }
1538
1539 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1540
1541 static struct {
1542         struct fault_attr attr;
1543
1544         u32 ignore_gfp_highmem;
1545         u32 ignore_gfp_wait;
1546         u32 min_order;
1547 } fail_page_alloc = {
1548         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1549         .ignore_gfp_wait = 1,
1550         .ignore_gfp_highmem = 1,
1551         .min_order = 1,
1552 };
1553
1554 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1555 {
1556         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1557 }
1558 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1559
1560 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1561 {
1562         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1563                 return false;
1564         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1565                 return false;
1566         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1567                 return false;
1568         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1569                 return false;
1570
1571         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1572 }
1573
1574 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1575
1576 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1577 {
1578         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1579         struct dentry *dir;
1580
1581         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1582                                         &fail_page_alloc.attr);
1583         if (IS_ERR(dir))
1584                 return PTR_ERR(dir);
1585
1586         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1587                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1588                 goto fail;
1589         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1590                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1591                 goto fail;
1592         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1593                                 &fail_page_alloc.min_order))
1594                 goto fail;
1595
1596         return 0;
1597 fail:
1598         debugfs_remove_recursive(dir);
1599
1600         return -ENOMEM;
1601 }
1602
1603 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1604
1605 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1606
1607 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1608
1609 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1610 {
1611         return false;
1612 }
1613
1614 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1615
1616 /*
1617  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1618  * of the allocation.
1619  */
1620 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1621                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1622 {
1623         /* free_pages my go negative - that's OK */
1624         long min = mark;
1625         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1626         int o;
1627
1628         free_pages -= (1 << order) - 1;
1629         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1630                 min -= min / 2;
1631         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1632                 min -= min / 4;
1633 #ifdef CONFIG_CMA
1634         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1635         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1636                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1637 #endif
1638         if (free_pages <= min + lowmem_reserve)
1639                 return false;
1640         for (o = 0; o < order; o++) {
1641                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1642                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1643
1644                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1645                 min >>= 1;
1646
1647                 if (free_pages <= min)
1648                         return false;
1649         }
1650         return true;
1651 }
1652
1653 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1654                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1655 {
1656         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1657                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1658 }
1659
1660 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1661                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1662 {
1663         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1664
1665         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1666                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1667
1668         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1669                                                                 free_pages);
1670 }
1671
1672 #ifdef CONFIG_NUMA
1673 /*
1674  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1675  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1676  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1677  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1678  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1679  *
1680  * If the zonelist cache is present in the passed in zonelist, then
1681  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1682  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1683  *
1684  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1685  * nothing and returns NULL.
1686  *
1687  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1688  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1689  *
1690  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1691  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1692  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1693  * quickly as we can.
1694  */
1695 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1696 {
1697         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1698         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1699
1700         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1701         if (!zlc)
1702                 return NULL;
1703
1704         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1705                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1706                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1707         }
1708
1709         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1710                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1711                                         &node_states[N_MEMORY];
1712         return allowednodes;
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1717  * if it is worth looking at further for free memory:
1718  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1719  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1720  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1721  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1722  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1723  * else return false (zero) if it is not.
1724  *
1725  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1726  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1727  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1728  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1729  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1730  * into the second scan of the zonelist.
1731  *
1732  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1733  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1734  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1735  * unturned looking for a free page.
1736  */
1737 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1738                                                 nodemask_t *allowednodes)
1739 {
1740         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1741         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1742         int n;                          /* node that zone *z is on */
1743
1744         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1745         if (!zlc)
1746                 return 1;
1747
1748         i = z - zonelist->_zonerefs;
1749         n = zlc->z_to_n[i];
1750
1751         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1752         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1757  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1758  * from that zone don't waste time re-examining it.
1759  */
1760 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1761 {
1762         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1763         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1764
1765         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1766         if (!zlc)
1767                 return;
1768
1769         i = z - zonelist->_zonerefs;
1770
1771         set_bit(i, zlc->fullzones);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1776  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1777  */
1778 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1779 {
1780         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1781
1782         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1783         if (!zlc)
1784                 return;
1785
1786         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1787 }
1788
1789 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1790 {
1791         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1792 }
1793
1794 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1795 {
1796         int i;
1797
1798         for_each_online_node(i)
1799                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1800                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1801                 else
1802                         zone_reclaim_mode = 1;
1803 }
1804
1805 #else   /* CONFIG_NUMA */
1806
1807 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1808 {
1809         return NULL;
1810 }
1811
1812 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1813                                 nodemask_t *allowednodes)
1814 {
1815         return 1;
1816 }
1817
1818 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1819 {
1820 }
1821
1822 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1823 {
1824 }
1825
1826 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1827 {
1828         return true;
1829 }
1830
1831 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1832 {
1833 }
1834 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1835
1836 /*
1837  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1838  * a page.
1839  */
1840 static struct page *
1841 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1842                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1843                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1844 {
1845         struct zoneref *z;
1846         struct page *page = NULL;
1847         int classzone_idx;
1848         struct zone *zone;
1849         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1850         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1851         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1852
1853         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1854 zonelist_scan:
1855         /*
1856          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1857          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
1858          */
1859         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1860                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1861                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1862                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1863                                 continue;
1864                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1865                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1866                                 continue;
1867                 /*
1868                  * When allocating a page cache page for writing, we
1869                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1870                  * limit, such that no single zone holds more than its
1871                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1872                  * The dirty limits take into account the zone's
1873                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1874                  * should be able to balance it without having to
1875                  * write pages from its LRU list.
1876                  *
1877                  * This may look like it could increase pressure on
1878                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1879                  * before they are full.  But the pages that do spill
1880                  * over are limited as the lower zones are protected
1881                  * by this very same mechanism.  It should not become
1882                  * a practical burden to them.
1883                  *
1884                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1885                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1886                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1887                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1888                  * zones are together not big enough to reach the
1889                  * global limit.  The proper fix for these situations
1890                  * will require awareness of zones in the
1891                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1892                  */
1893                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1894                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1895                         goto this_zone_full;
1896
1897                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1898                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
1899                         unsigned long mark;
1900                         int ret;
1901
1902                         mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1903                         if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1904                                     classzone_idx, alloc_flags))
1905                                 goto try_this_zone;
1906
1907                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1908                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1909                                 /*
1910                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1911                                  * and before considering the first zone allowed
1912                                  * by the cpuset.
1913                                  */
1914                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1915                                 zlc_active = 1;
1916                                 did_zlc_setup = 1;
1917                         }
1918
1919                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1920                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1921                                 goto this_zone_full;
1922
1923                         /*
1924                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1925                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1926                          */
1927                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1928                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1929                                 continue;
1930
1931                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1932                         switch (ret) {
1933                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1934                                 /* did not scan */
1935                                 continue;
1936                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1937                                 /* scanned but unreclaimable */
1938                                 continue;
1939                         default:
1940                                 /* did we reclaim enough */
1941                                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1942                                                 classzone_idx, alloc_flags))
1943                                         goto this_zone_full;
1944                         }
1945                 }
1946
1947 try_this_zone:
1948                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
1949                                                 gfp_mask, migratetype);
1950                 if (page)
1951                         break;
1952 this_zone_full:
1953                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
1954                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
1955         }
1956
1957         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
1958                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
1959                 zlc_active = 0;
1960                 goto zonelist_scan;
1961         }
1962
1963         if (page)
1964                 /*
1965                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
1966                  * necessary to allocate the page. The expectation is
1967                  * that the caller is taking steps that will free more
1968                  * memory. The caller should avoid the page being used
1969                  * for !PFMEMALLOC purposes.
1970                  */
1971                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
1972
1973         return page;
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
1978  * meminfo in irq context.
1979  */
1980 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
1981 {
1982         bool ret = false;
1983
1984 #if NODES_SHIFT > 8
1985         ret = in_interrupt();
1986 #endif
1987         return ret;
1988 }
1989
1990 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
1991                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
1992                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
1993
1994 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
1995 {
1996         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
1997
1998         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
1999             debug_guardpage_minorder() > 0)
2000                 return;
2001
2002         /*
2003          * This documents exceptions given to allocations in certain
2004          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2005          * of allowed nodes.
2006          */
2007         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2008                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2009                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2010                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2011         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2012                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2013
2014         if (fmt) {
2015                 struct va_format vaf;
2016                 va_list args;
2017
2018                 va_start(args, fmt);
2019
2020                 vaf.fmt = fmt;
2021                 vaf.va = &args;
2022
2023                 pr_warn("%pV", &vaf);
2024
2025                 va_end(args);
2026         }
2027
2028         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2029                 current->comm, order, gfp_mask);
2030
2031         dump_stack();
2032         if (!should_suppress_show_mem())
2033                 show_mem(filter);
2034 }
2035
2036 static inline int
2037 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2038                                 unsigned long did_some_progress,
2039                                 unsigned long pages_reclaimed)
2040 {
2041         /* Do not loop if specifically requested */
2042         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2043                 return 0;
2044
2045         /* Always retry if specifically requested */
2046         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2047                 return 1;
2048
2049         /*
2050          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2051          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2052          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2053          */
2054         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2055                 return 0;
2056
2057         /*
2058          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2059          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2060          * implementations.
2061          */
2062         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2063                 return 1;
2064
2065         /*
2066          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2067          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2068          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2069          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2070          * allocation still fails, we stop retrying.
2071          */
2072         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2073                 return 1;
2074
2075         return 0;
2076 }
2077
2078 static inline struct page *
2079 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2080         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2081         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2082         int migratetype)
2083 {
2084         struct page *page;
2085
2086         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2087         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2088                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2089                 return NULL;
2090         }
2091
2092         /*
2093          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2094          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2095          * we're still under heavy pressure.
2096          */
2097         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2098                 order, zonelist, high_zoneidx,
2099                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2100                 preferred_zone, migratetype);
2101         if (page)
2102                 goto out;
2103
2104         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2105                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2106                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2107                         goto out;
2108                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2109                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2110                         goto out;
2111                 /*
2112                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2113                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2114                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2115                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2116                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2117                  */
2118                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2119                         goto out;
2120         }
2121         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2122         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2123
2124 out:
2125         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2126         return page;
2127 }
2128
2129 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2130 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2131 static struct page *
2132 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2133         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2134         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2135         int migratetype, bool sync_migration,
2136         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2137         unsigned long *did_some_progress)
2138 {
2139         if (!order)
2140                 return NULL;
2141
2142         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2143                 *deferred_compaction = true;
2144                 return NULL;
2145         }
2146
2147         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2148         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2149                                                 nodemask, sync_migration,
2150                                                 contended_compaction);
2151         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2152
2153         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2154                 struct page *page;
2155
2156                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2157                 drain_pages(get_cpu());
2158                 put_cpu();
2159
2160                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2161                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2162                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2163                                 preferred_zone, migratetype);
2164                 if (page) {
2165                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2166                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2167                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2168                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2169                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2170                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2171                         return page;
2172                 }
2173
2174                 /*
2175                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2176                  * The most likely reason is that pages exist,
2177                  * but not enough to satisfy watermarks.
2178                  */
2179                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2180
2181                 /*
2182                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2183                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2184                  */
2185                 if (sync_migration)
2186                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2187
2188                 cond_resched();
2189         }
2190
2191         return NULL;
2192 }
2193 #else
2194 static inline struct page *
2195 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2196         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2197         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2198         int migratetype, bool sync_migration,
2199         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2200         unsigned long *did_some_progress)
2201 {
2202         return NULL;
2203 }
2204 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2205
2206 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2207 static int
2208 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2209                   nodemask_t *nodemask)
2210 {
2211         struct reclaim_state reclaim_state;
2212         int progress;
2213
2214         cond_resched();
2215
2216         /* We now go into synchronous reclaim */
2217         cpuset_memory_pressure_bump();
2218         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2219         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2220         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2221         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2222
2223         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2224
2225         current->reclaim_state = NULL;
2226         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2227         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2228
2229         cond_resched();
2230
2231         return progress;
2232 }
2233
2234 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2235 static inline struct page *
2236 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2237         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2238         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2239         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2240 {
2241         struct page *page = NULL;
2242         bool drained = false;
2243
2244         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2245                                                nodemask);
2246         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2247                 return NULL;
2248
2249         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2250         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2251                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2252
2253 retry:
2254         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2255                                         zonelist, high_zoneidx,
2256                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2257                                         preferred_zone, migratetype);
2258
2259         /*
2260          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2261          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2262          */
2263         if (!page && !drained) {
2264                 drain_all_pages();
2265                 drained = true;
2266                 goto retry;
2267         }
2268
2269         return page;
2270 }
2271
2272 /*
2273  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2274  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2275  */
2276 static inline struct page *
2277 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2278         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2279         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2280         int migratetype)
2281 {
2282         struct page *page;
2283
2284         do {
2285                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2286                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2287                         preferred_zone, migratetype);
2288
2289                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2290                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2291         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2292
2293         return page;
2294 }
2295
2296 static inline
2297 void wake_all_kswapd(unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2298                                                 enum zone_type high_zoneidx,
2299                                                 enum zone_type classzone_idx)
2300 {
2301         struct zoneref *z;
2302         struct zone *zone;
2303
2304         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx)
2305                 wakeup_kswapd(zone, order, classzone_idx);
2306 }
2307
2308 static inline int
2309 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2310 {
2311         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2312         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2313
2314         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2315         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2316
2317         /*
2318          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2319          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2320          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2321          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2322          */
2323         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2324
2325         if (!wait) {
2326                 /*
2327                  * Not worth trying to allocate harder for
2328                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2329                  */
2330                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2331                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2332                 /*
2333                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2334                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2335                  */
2336                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2337         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2338                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2339
2340         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2341                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2342                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2343                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2344                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2345                 else if (!in_interrupt() &&
2346                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2347                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2348                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2349         }
2350 #ifdef CONFIG_CMA
2351         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2352                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2353 #endif
2354         return alloc_flags;
2355 }
2356
2357 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2358 {
2359         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2360 }
2361
2362 static inline struct page *
2363 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2364         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2365         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2366         int migratetype)
2367 {
2368         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2369         struct page *page = NULL;
2370         int alloc_flags;
2371         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2372         unsigned long did_some_progress;
2373         bool sync_migration = false;
2374         bool deferred_compaction = false;
2375         bool contended_compaction = false;
2376
2377         /*
2378          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2379          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2380          * be using allocators in order of preference for an area that is
2381          * too large.
2382          */
2383         if (order >= MAX_ORDER) {
2384                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2385                 return NULL;
2386         }
2387
2388         /*
2389          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2390          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2391          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2392          * using a larger set of nodes after it has established that the
2393          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2394          * over allocated.
2395          */
2396         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2397                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2398                 goto nopage;
2399
2400 restart:
2401         if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2402                 wake_all_kswapd(order, zonelist, high_zoneidx,
2403                                                 zone_idx(preferred_zone));
2404
2405         /*
2406          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2407          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2408          * to how we want to proceed.
2409          */
2410         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2411
2412         /*
2413          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2414          * cpusets.
2415          */
2416         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2417                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2418                                         &preferred_zone);
2419
2420 rebalance:
2421         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2422         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2423                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2424                         preferred_zone, migratetype);
2425         if (page)
2426                 goto got_pg;
2427
2428         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2429         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2430                 /*
2431                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2432                  * the allocation is high priority and these type of
2433                  * allocations are system rather than user orientated
2434                  */
2435                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2436
2437                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2438                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2439                                 preferred_zone, migratetype);
2440                 if (page) {
2441                         goto got_pg;
2442                 }
2443         }
2444
2445         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2446         if (!wait)
2447                 goto nopage;
2448
2449         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2450         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2451                 goto nopage;
2452
2453         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2454         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2455                 goto nopage;
2456
2457         /*
2458          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2459          * attempts after direct reclaim are synchronous
2460          */
2461         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2462                                         zonelist, high_zoneidx,
2463                                         nodemask,
2464                                         alloc_flags, preferred_zone,
2465                                         migratetype, sync_migration,
2466                                         &contended_compaction,
2467                                         &deferred_compaction,
2468                                         &did_some_progress);
2469         if (page)
2470                 goto got_pg;
2471         sync_migration = true;
2472
2473         /*
2474          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2475          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2476          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2477          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2478          */
2479         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2480                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2481                 goto nopage;
2482
2483         /* Try direct reclaim and then allocating */
2484         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2485                                         zonelist, high_zoneidx,
2486                                         nodemask,
2487                                         alloc_flags, preferred_zone,
2488                                         migratetype, &did_some_progress);
2489         if (page)
2490                 goto got_pg;
2491
2492         /*
2493          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2494          * running out of options and have to consider going OOM
2495          */
2496         if (!did_some_progress) {
2497                 if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
2498                         if (oom_killer_disabled)
2499                                 goto nopage;
2500                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2501                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2502                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2503                                 goto nopage;
2504                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2505                                         zonelist, high_zoneidx,
2506                                         nodemask, preferred_zone,
2507                                         migratetype);
2508                         if (page)
2509                                 goto got_pg;
2510
2511                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2512                                 /*
2513                                  * The oom killer is not called for high-order
2514                                  * allocations that may fail, so if no progress
2515                                  * is being made, there are no other options and
2516                                  * retrying is unlikely to help.
2517                                  */
2518                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2519                                         goto nopage;
2520                                 /*
2521                                  * The oom killer is not called for lowmem
2522                                  * allocations to prevent needlessly killing
2523                                  * innocent tasks.
2524                                  */
2525                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2526                                         goto nopage;
2527                         }
2528
2529                         goto restart;
2530                 }
2531         }
2532
2533         /* Check if we should retry the allocation */
2534         pages_reclaimed += did_some_progress;
2535         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2536                                                 pages_reclaimed)) {
2537                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2538                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2539                 goto rebalance;
2540         } else {
2541                 /*
2542                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2543                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2544                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2545                  */
2546                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2547                                         zonelist, high_zoneidx,
2548                                         nodemask,
2549                                         alloc_flags, preferred_zone,
2550                                         migratetype, sync_migration,
2551                                         &contended_compaction,
2552                                         &deferred_compaction,
2553                                         &did_some_progress);
2554                 if (page)
2555                         goto got_pg;
2556         }
2557
2558 nopage:
2559         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2560         return page;
2561 got_pg:
2562         if (kmemcheck_enabled)
2563                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2564
2565         return page;
2566 }
2567
2568 /*
2569  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2570  */
2571 struct page *
2572 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2573                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2574 {
2575         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2576         struct zone *preferred_zone;
2577         struct page *page = NULL;
2578         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2579         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2580         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2581         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2582
2583         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2584
2585         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2586
2587         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2588
2589         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2590                 return NULL;
2591
2592         /*
2593          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2594          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2595          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2596          */
2597         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2598                 return NULL;
2599
2600         /*
2601          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2602          * verified in the (always inline) callee
2603          */
2604         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2605                 return NULL;
2606
2607 retry_cpuset:
2608         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2609
2610         /* The preferred zone is used for statistics later */
2611         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2612                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2613                                 &preferred_zone);
2614         if (!preferred_zone)
2615                 goto out;
2616
2617 #ifdef CONFIG_CMA
2618         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2619                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2620 #endif
2621         /* First allocation attempt */
2622         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2623                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2624                         preferred_zone, migratetype);
2625         if (unlikely(!page)) {
2626                 /*
2627                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2628                  * can deadlock because I/O on the device might not
2629                  * complete.
2630                  */
2631                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2632                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2633                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2634                                 preferred_zone, migratetype);
2635         }
2636
2637         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2638
2639 out:
2640         /*
2641          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2642          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2643          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2644          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2645          */
2646         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2647                 goto retry_cpuset;
2648
2649         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2650
2651         return page;
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2654
2655 /*
2656  * Common helper functions.
2657  */
2658 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2659 {
2660         struct page *page;
2661
2662         /*
2663          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2664          * a highmem page
2665          */
2666         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2667
2668         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2669         if (!page)
2670                 return 0;
2671         return (unsigned long) page_address(page);
2672 }
2673 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2674
2675 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2676 {
2677         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2678 }
2679 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2680
2681 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2682 {
2683         if (put_page_testzero(page)) {
2684                 if (order == 0)
2685                         free_hot_cold_page(page, 0);
2686                 else
2687                         __free_pages_ok(page, order);
2688         }
2689 }
2690
2691 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2692
2693 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2694 {
2695         if (addr != 0) {
2696                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2697                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2698         }
2699 }
2700
2701 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2702
2703 /*
2704  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2705  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2706  *
2707  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2708  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2709  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2710  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2711  *
2712  * The caller knows better which flags it relies on.
2713  */
2714 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2715 {
2716         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2717         __free_pages(page, order);
2718 }
2719
2720 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2721 {
2722         if (addr != 0) {
2723                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2724                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2725         }
2726 }
2727
2728 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2729 {
2730         if (addr) {
2731                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2732                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2733
2734                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2735                 while (used < alloc_end) {
2736                         free_page(used);
2737                         used += PAGE_SIZE;
2738                 }
2739         }
2740         return (void *)addr;
2741 }
2742
2743 /**
2744  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2745  * @size: the number of bytes to allocate
2746  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2747  *
2748  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2749  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2750  * allocate memory in power-of-two pages.
2751  *
2752  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2753  *
2754  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2755  */
2756 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2757 {
2758         unsigned int order = get_order(size);
2759         unsigned long addr;
2760
2761         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2762         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2765
2766 /**
2767  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2768  *                         pages on a node.
2769  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2770  * @size: the number of bytes to allocate
2771  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2772  *
2773  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2774  * back.
2775  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2776  * but is not exact.
2777  */
2778 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2779 {
2780         unsigned order = get_order(size);
2781         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2782         if (!p)
2783                 return NULL;
2784         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2785 }
2786 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2787
2788 /**
2789  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2790  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2791  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2792  *
2793  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2794  */
2795 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2796 {
2797         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2798         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2799
2800         while (addr < end) {
2801                 free_page(addr);
2802                 addr += PAGE_SIZE;
2803         }
2804 }
2805 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2806
2807 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
2808 {
2809         struct zoneref *z;
2810         struct zone *zone;
2811
2812         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2813         unsigned int sum = 0;
2814
2815         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2816
2817         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2818                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2819                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2820                 if (size > high)
2821                         sum += size - high;
2822         }
2823
2824         return sum;
2825 }
2826
2827 /*
2828  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
2829  */
2830 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
2831 {
2832         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2833 }
2834 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2835
2836 /*
2837  * Amount of free RAM allocatable within all zones
2838  */
2839 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
2840 {
2841         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2842 }
2843
2844 static inline void show_node(struct zone *zone)
2845 {
2846         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2847                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2848 }
2849
2850 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2851 {
2852         val->totalram = totalram_pages;
2853         val->sharedram = 0;
2854         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2855         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2856         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2857         val->freehigh = nr_free_highpages();
2858         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2859 }
2860
2861 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2862
2863 #ifdef CONFIG_NUMA
2864 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2865 {
2866         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2867
2868         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
2869         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2870 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2871         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2872         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2873                         NR_FREE_PAGES);
2874 #else
2875         val->totalhigh = 0;
2876         val->freehigh = 0;
2877 #endif
2878         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2879 }
2880 #endif
2881
2882 /*
2883  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2884  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2885  */
2886 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
2887 {
2888         bool ret = false;
2889         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2890
2891         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
2892                 goto out;
2893
2894         do {
2895                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2896                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
2897         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
2898 out:
2899         return ret;
2900 }
2901
2902 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
2903
2904 static void show_migration_types(unsigned char type)
2905 {
2906         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
2907                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
2908                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
2909                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
2910                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
2911 #ifdef CONFIG_CMA
2912                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
2913 #endif
2914 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2915                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
2916 #endif
2917         };
2918         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
2919         char *p = tmp;
2920         int i;
2921
2922         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
2923                 if (type & (1 << i))
2924                         *p++ = types[i];
2925         }
2926
2927         *p = '\0';
2928         printk("(%s) ", tmp);
2929 }
2930
2931 /*
2932  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
2933  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
2934  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
2935  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
2936  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
2937  */
2938 void show_free_areas(unsigned int filter)
2939 {
2940         int cpu;
2941         struct zone *zone;
2942
2943         for_each_populated_zone(zone) {
2944                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2945                         continue;
2946                 show_node(zone);
2947                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
2948
2949                 for_each_online_cpu(cpu) {
2950                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2951
2952                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2953
2954                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
2955                                cpu, pageset->pcp.high,
2956                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
2957                 }
2958         }
2959
2960         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
2961                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
2962                 " unevictable:%lu"
2963                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
2964                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
2965                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
2966                 " free_cma:%lu\n",
2967                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
2968                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
2969                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
2970                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
2971                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
2972                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
2973                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
2974                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
2975                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
2976                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
2977                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
2978                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
2979                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
2980                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
2981                 global_page_state(NR_SHMEM),
2982                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
2983                 global_page_state(NR_BOUNCE),
2984                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
2985
2986         for_each_populated_zone(zone) {
2987                 int i;
2988
2989                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
2990                         continue;
2991                 show_node(zone);
2992                 printk("%s"
2993                         " free:%lukB"
2994                         " min:%lukB"
2995                         " low:%lukB"
2996                         " high:%lukB"
2997                         " active_anon:%lukB"
2998                         " inactive_anon:%lukB"
2999                         " active_file:%lukB"
3000                         " inactive_file:%lukB"
3001                         " unevictable:%lukB"
3002                         " isolated(anon):%lukB"
3003                         " isolated(file):%lukB"
3004                         " present:%lukB"
3005                         " managed:%lukB"
3006                         " mlocked:%lukB"
3007                         " dirty:%lukB"
3008                         " writeback:%lukB"
3009                         " mapped:%lukB"
3010                         " shmem:%lukB"
3011                         " slab_reclaimable:%lukB"
3012                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3013                         " kernel_stack:%lukB"
3014                         " pagetables:%lukB"
3015                         " unstable:%lukB"
3016                         " bounce:%lukB"
3017                         " free_cma:%lukB"
3018                         " writeback_tmp:%lukB"
3019                         " pages_scanned:%lu"
3020                         " all_unreclaimable? %s"
3021                         "\n",
3022                         zone->name,
3023                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3024                         K(min_wmark_pages(zone)),
3025                         K(low_wmark_pages(zone)),
3026                         K(high_wmark_pages(zone)),
3027                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3028                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3029                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3030                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3031                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3032                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3033                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3034                         K(zone->present_pages),
3035                         K(zone->managed_pages),
3036                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3037                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3038                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3039                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3040                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3041                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3042                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3043                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3044                                 THREAD_SIZE / 1024,
3045                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3046                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3047                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3048                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3049                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3050                         zone->pages_scanned,
3051                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
3052                         );
3053                 printk("lowmem_reserve[]:");
3054                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3055                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3056                 printk("\n");
3057         }
3058
3059         for_each_populated_zone(zone) {
3060                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3061                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3062
3063                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3064                         continue;
3065                 show_node(zone);
3066                 printk("%s: ", zone->name);
3067
3068                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3069                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3070                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3071                         int type;
3072
3073                         nr[order] = area->nr_free;
3074                         total += nr[order] << order;
3075
3076                         types[order] = 0;
3077                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3078                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3079                                         types[order] |= 1 << type;
3080                         }
3081                 }
3082                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3083                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3084                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3085                         if (nr[order])
3086                                 show_migration_types(types[order]);
3087                 }
3088                 printk("= %lukB\n", K(total));
3089         }
3090
3091         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3092
3093         show_swap_cache_info();
3094 }
3095
3096 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3097 {
3098         zoneref->zone = zone;
3099         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3100 }
3101
3102 /*
3103  * Builds allocation fallback zone lists.
3104  *
3105  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3106  */
3107 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3108                                 int nr_zones, enum zone_type zone_type)
3109 {
3110         struct zone *zone;
3111
3112         BUG_ON(zone_type >= MAX_NR_ZONES);
3113         zone_type++;
3114
3115         do {
3116                 zone_type--;
3117                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3118                 if (populated_zone(zone)) {
3119                         zoneref_set_zone(zone,
3120                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3121                         check_highest_zone(zone_type);
3122                 }
3123
3124         } while (zone_type);
3125         return nr_zones;
3126 }
3127
3128
3129 /*
3130  *  zonelist_order:
3131  *  0 = automatic detection of better ordering.
3132  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3133  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3134  *
3135  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3136  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3137  */
3138 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3139 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3140 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3141
3142 /* zonelist order in the kernel.
3143  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3144  */
3145 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3146 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3147
3148
3149 #ifdef CONFIG_NUMA
3150 /* The value user specified ....changed by config */
3151 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3152 /* string for sysctl */
3153 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3154 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3155
3156 /*
3157  * interface for configure zonelist ordering.
3158  * command line option "numa_zonelist_order"
3159  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3160  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3161  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3162  */
3163
3164 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3165 {
3166         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3167                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3168         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3169                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3170         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3171                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3172         } else {
3173                 printk(KERN_WARNING
3174                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3175                         "%s\n", s);
3176                 return -EINVAL;
3177         }
3178         return 0;
3179 }
3180
3181 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3182 {
3183         int ret;
3184
3185         if (!s)
3186                 return 0;
3187
3188         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3189         if (ret == 0)
3190                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3191
3192         return ret;
3193 }
3194 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3195
3196 /*
3197  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3198  */
3199 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3200                 void __user *buffer, size_t *length,
3201                 loff_t *ppos)
3202 {
3203         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3204         int ret;
3205         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3206
3207         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3208         if (write)
3209                 strcpy(saved_string, (char*)table->data);
3210         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3211         if (ret)
3212                 goto out;
3213         if (write) {
3214                 int oldval = user_zonelist_order;
3215                 if (__parse_numa_zonelist_order((char*)table->data)) {
3216                         /*
3217                          * bogus value.  restore saved string
3218                          */
3219                         strncpy((char*)table->data, saved_string,
3220                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3221                         user_zonelist_order = oldval;
3222                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3223                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3224                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3225                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3226                 }
3227         }
3228 out:
3229         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3230         return ret;
3231 }
3232
3233
3234 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3235 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3236
3237 /**
3238  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3239  * @node: node whose fallback list we're appending
3240  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3241  *
3242  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3243  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3244  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3245  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3246  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3247  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3248  * on them otherwise.
3249  * It returns -1 if no node is found.
3250  */
3251 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3252 {
3253         int n, val;
3254         int min_val = INT_MAX;
3255         int best_node = -1;
3256         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3257
3258         /* Use the local node if we haven't already */
3259         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3260                 node_set(node, *used_node_mask);
3261                 return node;
3262         }
3263
3264         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3265
3266                 /* Don't want a node to appear more than once */
3267                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3268                         continue;
3269
3270                 /* Use the distance array to find the distance */
3271                 val = node_distance(node, n);
3272
3273                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3274                 val += (n < node);
3275
3276                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3277                 tmp = cpumask_of_node(n);
3278                 if (!cpumask_empty(tmp))
3279                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3280
3281                 /* Slight preference for less loaded node */
3282                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3283                 val += node_load[n];
3284
3285                 if (val < min_val) {
3286                         min_val = val;
3287                         best_node = n;
3288                 }
3289         }
3290
3291         if (best_node >= 0)
3292                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3293
3294         return best_node;
3295 }
3296
3297
3298 /*
3299  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3300  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3301  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3302  */
3303 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3304 {
3305         int j;
3306         struct zonelist *zonelist;
3307
3308         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3309         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3310                 ;
3311         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3312                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3313         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3314         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3315 }
3316
3317 /*
3318  * Build gfp_thisnode zonelists
3319  */
3320 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3321 {
3322         int j;
3323         struct zonelist *zonelist;
3324
3325         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3326         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3327         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3328         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3329 }
3330
3331 /*
3332  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3333  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3334  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3335  * may still exist in local DMA zone.
3336  */
3337 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3338
3339 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3340 {
3341         int pos, j, node;
3342         int zone_type;          /* needs to be signed */
3343         struct zone *z;
3344         struct zonelist *zonelist;
3345
3346         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3347         pos = 0;
3348         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3349                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3350                         node = node_order[j];
3351                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3352                         if (populated_zone(z)) {
3353                                 zoneref_set_zone(z,
3354                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3355                                 check_highest_zone(zone_type);
3356                         }
3357                 }
3358         }
3359         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3360         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3361 }
3362
3363 static int default_zonelist_order(void)
3364 {
3365         int nid, zone_type;
3366         unsigned long low_kmem_size,total_size;
3367         struct zone *z;
3368         int average_size;
3369         /*
3370          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3371          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3372          * into OOM very easily.
3373          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3374          */
3375         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3376         low_kmem_size = 0;
3377         total_size = 0;
3378         for_each_online_node(nid) {
3379                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3380                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3381                         if (populated_zone(z)) {
3382                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3383                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3384                                 total_size += z->present_pages;
3385                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3386                                 /*
3387                                  * If any node has only lowmem, then node order
3388                                  * is preferred to allow kernel allocations
3389                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3390                                  * on other nodes when there is an abundance of
3391                                  * lowmem available to allocate from.
3392                                  */
3393                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3394                         }
3395                 }
3396         }
3397         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3398             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3399                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3400         /*
3401          * look into each node's config.
3402          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3403          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3404          */
3405         average_size = total_size /
3406                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3407         for_each_online_node(nid) {
3408                 low_kmem_size = 0;
3409                 total_size = 0;
3410                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3411                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3412                         if (populated_zone(z)) {
3413                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3414                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3415                                 total_size += z->present_pages;
3416                         }
3417                 }
3418                 if (low_kmem_size &&
3419                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3420                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3421                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3422         }
3423         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3424 }
3425
3426 static void set_zonelist_order(void)
3427 {
3428         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3429                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3430         else
3431                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3432 }
3433
3434 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3435 {
3436         int j, node, load;
3437         enum zone_type i;
3438         nodemask_t used_mask;
3439         int local_node, prev_node;
3440         struct zonelist *zonelist;
3441         int order = current_zonelist_order;
3442
3443         /* initialize zonelists */
3444         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3445                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3446                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3447                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3448         }
3449
3450         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3451         local_node = pgdat->node_id;
3452         load = nr_online_nodes;
3453         prev_node = local_node;
3454         nodes_clear(used_mask);
3455
3456         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3457         j = 0;
3458
3459         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3460                 /*
3461                  * We don't want to pressure a particular node.
3462                  * So adding penalty to the first node in same
3463                  * distance group to make it round-robin.
3464                  */
3465                 if (node_distance(local_node, node) !=
3466                     node_distance(local_node, prev_node))
3467                         node_load[node] = load;
3468
3469                 prev_node = node;
3470                 load--;
3471                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3472                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3473                 else
3474                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3475         }
3476
3477         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3478                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3479                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3480         }
3481
3482         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3483 }
3484
3485 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3486 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3487 {
3488         struct zonelist *zonelist;
3489         struct zonelist_cache *zlc;
3490         struct zoneref *z;
3491
3492         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3493         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3494         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3495         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3496                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3497 }
3498
3499 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3500 /*
3501  * Return node id of node used for "local" allocations.
3502  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3503  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3504  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3505  */
3506 int local_memory_node(int node)
3507 {
3508         struct zone *zone;
3509
3510         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3511                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3512                                    NULL,
3513                                    &zone);
3514         return zone->node;
3515 }
3516 #endif
3517
3518 #else   /* CONFIG_NUMA */
3519
3520 static void set_zonelist_order(void)
3521 {
3522         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3523 }
3524
3525 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3526 {
3527         int node, local_node;
3528         enum zone_type j;
3529         struct zonelist *zonelist;
3530
3531         local_node = pgdat->node_id;
3532
3533         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3534         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0, MAX_NR_ZONES - 1);
3535
3536         /*
3537          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3538          * of all the other nodes.
3539          * We don't want to pressure a particular node, so when
3540          * building the zones for node N, we make sure that the
3541          * zones coming right after the local ones are those from
3542          * node N+1 (modulo N)
3543          */
3544         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3545                 if (!node_online(node))
3546                         continue;
3547                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3548                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3549         }
3550         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3551                 if (!node_online(node))
3552                         continue;
3553                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j,
3554                                                         MAX_NR_ZONES - 1);
3555         }
3556
3557         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3558         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3559 }
3560
3561 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3562 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3563 {
3564         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3565 }
3566
3567 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3568
3569 /*
3570  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3571  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3572  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3573  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3574  * with interrupts disabled.
3575  *
3576  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3577  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3578  * hotplugged processors.
3579  *
3580  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3581  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3582  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3583  */
3584 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3585 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3586 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3587
3588 /*
3589  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3590  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3591  */
3592 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3593
3594 /* return values int ....just for stop_machine() */
3595 static int __build_all_zonelists(void *data)
3596 {
3597         int nid;
3598         int cpu;
3599         pg_data_t *self = data;
3600
3601 #ifdef CONFIG_NUMA
3602         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3603 #endif
3604
3605         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3606                 build_zonelists(self);
3607                 build_zonelist_cache(self);
3608         }
3609
3610         for_each_online_node(nid) {
3611                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3612
3613                 build_zonelists(pgdat);
3614                 build_zonelist_cache(pgdat);
3615         }
3616
3617         /*
3618          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3619          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3620          * each zone will be allocated later when the per cpu
3621          * allocator is available.
3622          *
3623          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3624          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3625          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3626          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3627          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3628          * (a chicken-egg dilemma).
3629          */
3630         for_each_possible_cpu(cpu) {
3631                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3632
3633 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3634                 /*
3635                  * We now know the "local memory node" for each node--
3636                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3637                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3638                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3639                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3640                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3641                  */
3642                 if (cpu_online(cpu))
3643                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3644 #endif
3645         }
3646
3647         return 0;
3648 }
3649
3650 /*
3651  * Called with zonelists_mutex held always
3652  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3653  */
3654 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3655 {
3656         set_zonelist_order();
3657
3658         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3659                 __build_all_zonelists(NULL);
3660                 mminit_verify_zonelist();
3661                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3662         } else {
3663                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3664                    of zonelist */
3665 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3666                 if (zone)
3667                         setup_zone_pageset(zone);
3668 #endif
3669                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3670                 /* cpuset refresh routine should be here */
3671         }
3672         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3673         /*
3674          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3675          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3676          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3677          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3678          * disabled and enable it later
3679          */
3680         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3681                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3682         else
3683                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3684
3685         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3686                 "Total pages: %ld\n",
3687                         nr_online_nodes,
3688                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3689                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3690                         vm_total_pages);
3691 #ifdef CONFIG_NUMA
3692         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3693 #endif
3694 }
3695
3696 /*
3697  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3698  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3699  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3700  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3701  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3702  * conservative, even though it seems large.
3703  *
3704  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3705  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3706  */
3707 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3708
3709 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3710 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3711 {
3712         unsigned long size = 1;
3713
3714         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3715
3716         while (size < pages)
3717                 size <<= 1;
3718
3719         /*
3720          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3721          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3722          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3723          */
3724         size = min(size, 4096UL);
3725
3726         return max(size, 4UL);
3727 }
3728 #else
3729 /*
3730  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3731  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3732  *
3733  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3734  *
3735  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3736  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3737  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3738  *
3739  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3740  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3741  *
3742  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3743  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3744  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3745  */
3746 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3747 {
3748         return 4096UL;
3749 }
3750 #endif
3751
3752 /*
3753  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3754  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3755  * hash function before the remainder is taken.
3756  */
3757 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3758 {
3759         return ffz(~size);
3760 }
3761
3762 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
3763
3764 /*
3765  * Check if a pageblock contains reserved pages
3766  */
3767 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3768 {
3769         unsigned long pfn;
3770
3771         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3772                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3773                         return 1;
3774         }
3775         return 0;
3776 }
3777
3778 /*
3779  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3780  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3781  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3782  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3783  * blocks as reclaim kicks in
3784  */
3785 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3786 {
3787         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3788         struct page *page;
3789         unsigned long block_migratetype;
3790         int reserve;
3791
3792         /*
3793          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3794          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3795          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3796          * the block.
3797          */
3798         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3799         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3800         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3801         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3802                                                         pageblock_order;
3803
3804         /*
3805          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3806          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3807          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3808          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3809          * future allocation of hugepages at runtime.
3810          */
3811         reserve = min(2, reserve);
3812
3813         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3814                 if (!pfn_valid(pfn))
3815                         continue;
3816                 page = pfn_to_page(pfn);
3817
3818                 /* Watch out for overlapping nodes */
3819                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3820                         continue;
3821
3822                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3823
3824                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3825                 if (reserve > 0) {
3826                         /*
3827                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3828                          * them.
3829                          */
3830                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3831                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3832                                 continue;
3833
3834                         /* If this block is reserved, account for it */
3835                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3836                                 reserve--;
3837                                 continue;
3838                         }
3839
3840                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3841                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3842                                 set_pageblock_migratetype(page,
3843                                                         MIGRATE_RESERVE);
3844                                 move_freepages_block(zone, page,
3845                                                         MIGRATE_RESERVE);
3846                                 reserve--;
3847                                 continue;
3848                         }
3849                 }
3850
3851                 /*
3852                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3853                  * take it back
3854                  */
3855                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3856                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3857                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3858                 }
3859         }
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3864  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3865  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3866  */
3867 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3868                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3869 {
3870         struct page *page;
3871         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3872         unsigned long pfn;
3873         struct zone *z;
3874
3875         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3876                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3877
3878         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3879         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3880                 /*
3881                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3882                  * handed to this function.  They do not
3883                  * exist on hotplugged memory.
3884                  */
3885                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
3886                         if (!early_pfn_valid(pfn))
3887                                 continue;
3888                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
3889                                 continue;
3890                 }
3891                 page = pfn_to_page(pfn);
3892                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
3893                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
3894                 init_page_count(page);
3895                 page_mapcount_reset(page);
3896                 page_nid_reset_last(page);
3897                 SetPageReserved(page);
3898                 /*
3899                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
3900                  * movable at startup. This will force kernel allocations
3901                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
3902                  * the address space during boot when many long-lived
3903                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
3904                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
3905                  * setup_zone_migrate_reserve()
3906                  *
3907                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
3908                  * can be created for invalid pages (for alignment)
3909                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
3910                  * pfn out of zone.
3911                  */
3912                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
3913                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
3914                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
3915                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3916
3917                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
3918 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
3919                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
3920                 if (!is_highmem_idx(zone))
3921                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
3922 #endif
3923         }
3924 }
3925
3926 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
3927 {
3928         int order, t;
3929         for_each_migratetype_order(order, t) {
3930                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
3931                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
3932         }
3933 }
3934
3935 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
3936 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
3937         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
3938 #endif
3939
3940 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
3941 {
3942 #ifdef CONFIG_MMU
3943         int batch;
3944
3945         /*
3946          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
3947          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
3948          *
3949          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
3950          */
3951         batch = zone->managed_pages / 1024;
3952         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
3953                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
3954         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
3955         if (batch < 1)
3956                 batch = 1;
3957
3958         /*
3959          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
3960          * of 2 value was found to be more likely to have
3961          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
3962          *
3963          * For example if 2 tasks are alternately allocating
3964          * batches of pages, one task can end up with a lot
3965          * of pages of one half of the possible page colors
3966          * and the other with pages of the other colors.
3967          */
3968         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
3969
3970         return batch;
3971
3972 #else
3973         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
3974          * conditions.
3975          *
3976          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
3977          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
3978          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
3979          *
3980          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
3981          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
3982          * can be a significant delay between the individual batches being
3983          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
3984          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
3985          */
3986         return 0;
3987 #endif
3988 }
3989
3990 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
3991 {
3992         struct per_cpu_pages *pcp;
3993         int migratetype;
3994
3995         memset(p, 0, sizeof(*p));
3996
3997         pcp = &p->pcp;
3998         pcp->count = 0;
3999         pcp->high = 6 * batch;
4000         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
4001         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4002                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4003 }
4004
4005 /*
4006  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4007  * to the value high for the pageset p.
4008  */
4009
4010 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
4011                                 unsigned long high)
4012 {
4013         struct per_cpu_pages *pcp;
4014
4015         pcp = &p->pcp;
4016         pcp->high = high;
4017         pcp->batch = max(1UL, high/4);
4018         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4019                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
4020 }
4021
4022 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4023 {
4024         int cpu;
4025
4026         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4027
4028         for_each_possible_cpu(cpu) {
4029                 struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4030
4031                 setup_pageset(pcp, zone_batchsize(zone));
4032
4033                 if (percpu_pagelist_fraction)
4034                         setup_pagelist_highmark(pcp,
4035                                 (zone->managed_pages /
4036                                         percpu_pagelist_fraction));
4037         }
4038 }
4039
4040 /*
4041  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4042  * Before this call only boot pagesets were available.
4043  */
4044 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4045 {
4046         struct zone *zone;
4047
4048         for_each_populated_zone(zone)
4049                 setup_zone_pageset(zone);
4050 }
4051
4052 static noinline __init_refok
4053 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4054 {
4055         int i;
4056         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4057         size_t alloc_size;
4058
4059         /*
4060          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4061          * per zone.
4062          */
4063         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4064                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4065         zone->wait_table_bits =
4066                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4067         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4068                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4069
4070         if (!slab_is_available()) {
4071                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4072                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4073         } else {
4074                 /*
4075                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4076                  * via memory hot-add.
4077                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4078                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4079                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4080                  * node itself as well.
4081                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4082                  * necessary.
4083                  */
4084                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4085         }
4086         if (!zone->wait_table)
4087                 return -ENOMEM;
4088
4089         for(i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4090                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4091
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4096 {
4097         /*
4098          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4099          * relies on the ability of the linker to provide the
4100          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4101          */
4102         zone->pageset = &boot_pageset;
4103
4104         if (zone->present_pages)
4105                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4106                         zone->name, zone->present_pages,
4107                                          zone_batchsize(zone));
4108 }
4109
4110 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4111                                         unsigned long zone_start_pfn,
4112                                         unsigned long size,
4113                                         enum memmap_context context)
4114 {
4115         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4116         int ret;
4117         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4118         if (ret)
4119                 return ret;
4120         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4121
4122         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4123
4124         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4125                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4126                         pgdat->node_id,
4127                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4128                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4129
4130         zone_init_free_lists(zone);
4131
4132         return 0;
4133 }
4134
4135 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4136 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4137 /*
4138  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4139  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4140  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4141  * alternative
4142  */
4143 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4144 {
4145         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4146         int i, nid;
4147
4148         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
4149                 if (start_pfn <= pfn && pfn < end_pfn)
4150                         return nid;
4151         /* This is a memory hole */
4152         return -1;
4153 }
4154 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4155
4156 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4157 {
4158         int nid;
4159
4160         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4161         if (nid >= 0)
4162                 return nid;
4163         /* just returns 0 */
4164         return 0;
4165 }
4166
4167 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4168 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4169 {
4170         int nid;
4171
4172         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4173         if (nid >= 0 && nid != node)
4174                 return false;
4175         return true;
4176 }
4177 #endif
4178
4179 /**
4180  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4181  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4182  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4183  *
4184  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4185  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4186  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4187  */
4188 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4189 {
4190         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4191         int i, this_nid;
4192
4193         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4194                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4195                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4196
4197                 if (start_pfn < end_pfn)
4198                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4199                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4200                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4201         }
4202 }
4203
4204 /**
4205  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4206  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4207  *
4208  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4209  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4210  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4211  */
4212 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4213 {
4214         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4215         int i, this_nid;
4216
4217         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4218                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4219 }
4220
4221 /**
4222  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4223  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4224  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4225  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4226  *
4227  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4228  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4229  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4230  * PFNs will be 0.
4231  */
4232 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4233                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4234 {
4235         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4236         int i;
4237
4238         *start_pfn = -1UL;
4239         *end_pfn = 0;
4240
4241         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4242                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4243                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4244         }
4245
4246         if (*start_pfn == -1UL)
4247                 *start_pfn = 0;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4252  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4253  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4254  */
4255 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4256 {
4257         int zone_index;
4258         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4259                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4260                         continue;
4261
4262                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4263                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4264                         break;
4265         }
4266
4267         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4268         movable_zone = zone_index;
4269 }
4270
4271 /*
4272  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4273  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4274  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4275  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4276  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4277  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4278  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4279  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4280  */
4281 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4282                                         unsigned long zone_type,
4283                                         unsigned long node_start_pfn,
4284                                         unsigned long node_end_pfn,
4285                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4286                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4287 {
4288         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4289         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4290                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4291                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4292                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4293                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4294                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4295
4296                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4297                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4298                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4299                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4300
4301                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4302                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4303                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4304         }
4305 }
4306
4307 /*
4308  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4309  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4310  */
4311 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4312                                         unsigned long zone_type,
4313                                         unsigned long *ignored)
4314 {
4315         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4316         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4317
4318         /* Get the start and end of the node and zone */
4319         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4320         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4321         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4322         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4323                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4324                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4325
4326         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4327         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4328                 return 0;
4329
4330         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4331         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4332         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4333
4334         /* Return the spanned pages */
4335         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4336 }
4337
4338 /*
4339  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4340  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4341  */
4342 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4343                                 unsigned long range_start_pfn,
4344                                 unsigned long range_end_pfn)
4345 {
4346         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4347         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4348         int i;
4349
4350         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4351                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4352                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4353                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4354         }
4355         return nr_absent;
4356 }
4357
4358 /**
4359  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4360  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4361  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4362  *
4363  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4364  */
4365 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4366                                                         unsigned long end_pfn)
4367 {
4368         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4369 }
4370
4371 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4372 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4373                                         unsigned long zone_type,
4374                                         unsigned long *ignored)
4375 {
4376         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4377         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4378         unsigned long node_start_pfn, node_end_pfn;
4379         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4380
4381         get_pfn_range_for_nid(nid, &node_start_pfn, &node_end_pfn);
4382         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4383         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4384
4385         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4386                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4387                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4388         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4389 }
4390
4391 /**
4392  * sanitize_zone_movable_limit - Sanitize the zone_movable_limit array.
4393  *
4394  * zone_movable_limit is initialized as 0. This function will try to get
4395  * the first ZONE_MOVABLE pfn of each node from movablemem_map, and
4396  * assigne them to zone_movable_limit.
4397  * zone_movable_limit[nid] == 0 means no limit for the node.
4398  *
4399  * Note: Each range is represented as [start_pfn, end_pfn)
4400  */
4401 static void __meminit sanitize_zone_movable_limit(void)
4402 {
4403         int map_pos = 0, i, nid;
4404         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4405
4406         if (!movablemem_map.nr_map)
4407                 return;
4408
4409         /* Iterate all ranges from minimum to maximum */
4410         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4411                 /*
4412                  * If we have found lowest pfn of ZONE_MOVABLE of the node
4413                  * specified by user, just go on to check next range.
4414                  */
4415                 if (zone_movable_limit[nid])
4416                         continue;
4417
4418 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
4419                 /* Skip DMA memory. */
4420                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA])
4421                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA];
4422 #endif
4423
4424 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4425                 /* Skip DMA32 memory. */
4426                 if (start_pfn < arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32])
4427                         start_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_DMA32];
4428 #endif
4429
4430 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4431                 /* Skip lowmem if ZONE_MOVABLE is highmem. */
4432                 if (zone_movable_is_highmem() &&
4433                     start_pfn < arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM])
4434                         start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_HIGHMEM];
4435 #endif
4436
4437                 if (start_pfn >= end_pfn)
4438                         continue;
4439
4440                 while (map_pos < movablemem_map.nr_map) {
4441                         if (end_pfn <= movablemem_map.map[map_pos].start_pfn)
4442                                 break;
4443
4444                         if (start_pfn >= movablemem_map.map[map_pos].end_pfn) {
4445                                 map_pos++;
4446                                 continue;
4447                         }
4448
4449                         /*
4450                          * The start_pfn of ZONE_MOVABLE is either the minimum
4451                          * pfn specified by movablemem_map, or 0, which means
4452                          * the node has no ZONE_MOVABLE.
4453                          */
4454                         zone_movable_limit[nid] = max(start_pfn,
4455                                         movablemem_map.map[map_pos].start_pfn);
4456
4457                         break;
4458                 }
4459         }
4460 }
4461
4462 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4463 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4464                                         unsigned long zone_type,
4465                                         unsigned long *zones_size)
4466 {
4467         return zones_size[zone_type];
4468 }
4469
4470 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4471                                                 unsigned long zone_type,
4472                                                 unsigned long *zholes_size)
4473 {
4474         if (!zholes_size)
4475                 return 0;
4476
4477         return zholes_size[zone_type];
4478 }
4479 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4480
4481 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4482                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4483 {
4484         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4485         enum zone_type i;
4486
4487         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4488                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4489                                                                 zones_size);
4490         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4491
4492         realtotalpages = totalpages;
4493         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4494                 realtotalpages -=
4495                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4496                                                                 zholes_size);
4497         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4498         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4499                                                         realtotalpages);
4500 }
4501
4502 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4503 /*
4504  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4505  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4506  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4507  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4508  * bytes.
4509  */
4510 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4511 {
4512         unsigned long usemapsize;
4513
4514         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4515         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4516         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4517         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4518         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4519
4520         return usemapsize / 8;
4521 }
4522
4523 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4524                                 struct zone *zone,
4525                                 unsigned long zone_start_pfn,
4526                                 unsigned long zonesize)
4527 {
4528         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4529         zone->pageblock_flags = NULL;
4530         if (usemapsize)
4531                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4532                                                                    usemapsize);
4533 }
4534 #else
4535 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4536                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4537 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4538
4539 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4540
4541 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4542 void __init set_pageblock_order(void)
4543 {
4544         unsigned int order;
4545
4546         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4547         if (pageblock_order)
4548                 return;
4549
4550         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4551                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4552         else
4553                 order = MAX_ORDER - 1;
4554
4555         /*
4556          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4557          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4558          * powerpc.
4559          */
4560         pageblock_order = order;
4561 }
4562 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4563
4564 /*
4565  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4566  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4567  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4568  * the kernel config
4569  */
4570 void __init set_pageblock_order(void)
4571 {
4572 }
4573
4574 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4575
4576 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4577                                                    unsigned long present_pages)
4578 {
4579         unsigned long pages = spanned_pages;
4580
4581         /*
4582          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4583          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4584          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4585          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4586          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4587          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4588          */
4589         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4590             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4591                 pages = present_pages;
4592
4593         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4594 }
4595
4596 /*
4597  * Set up the zone data structures:
4598  *   - mark all pages reserved
4599  *   - mark all memory queues empty
4600  *   - clear the memory bitmaps
4601  *
4602  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4603  */
4604 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4605                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4606 {
4607         enum zone_type j;
4608         int nid = pgdat->node_id;
4609         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4610         int ret;
4611
4612         pgdat_resize_init(pgdat);
4613 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4614         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4615         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4616         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4617 #endif
4618         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4619         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4620         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4621
4622         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4623                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4624                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4625
4626                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, zones_size);
4627                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4628                                                                 zholes_size);
4629
4630                 /*
4631                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4632                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4633                  * and per-cpu initialisations
4634                  */
4635                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4636                 if (freesize >= memmap_pages) {
4637                         freesize -= memmap_pages;
4638                         if (memmap_pages)
4639                                 printk(KERN_DEBUG
4640                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4641                                        zone_names[j], memmap_pages);
4642                 } else
4643                         printk(KERN_WARNING
4644                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4645                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4646
4647                 /* Account for reserved pages */
4648                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4649                         freesize -= dma_reserve;
4650                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4651                                         zone_names[0], dma_reserve);
4652                 }
4653
4654                 if (!is_highmem_idx(j))
4655                         nr_kernel_pages += freesize;
4656                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4657                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4658                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4659                 nr_all_pages += freesize;
4660
4661                 zone->spanned_pages = size;
4662                 zone->present_pages = realsize;
4663                 /*
4664                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4665                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4666                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4667                  */
4668                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4669 #ifdef CONFIG_NUMA
4670                 zone->node = nid;
4671                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4672                                                 / 100;
4673                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4674 #endif
4675                 zone->name = zone_names[j];
4676                 spin_lock_init(&zone->lock);
4677                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4678                 zone_seqlock_init(zone);
4679                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4680
4681                 zone_pcp_init(zone);
4682                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4683                 if (!size)
4684                         continue;
4685
4686                 set_pageblock_order();
4687                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4688                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4689                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4690                 BUG_ON(ret);
4691                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4692                 zone_start_pfn += size;
4693         }
4694 }
4695
4696 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4697 {
4698         /* Skip empty nodes */
4699         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4700                 return;
4701
4702 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4703         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4704         if (!pgdat->node_mem_map) {
4705                 unsigned long size, start, end;
4706                 struct page *map;
4707
4708                 /*
4709                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4710                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4711                  * for the buddy allocator to function correctly.
4712                  */
4713                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4714                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4715                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4716                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4717                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4718                 if (!map)
4719                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4720                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4721         }
4722 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4723         /*
4724          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4725          */
4726         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4727                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4728 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4729                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4730                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4731 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4732         }
4733 #endif
4734 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4735 }
4736
4737 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4738                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4739 {
4740         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4741
4742         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4743         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4744
4745         pgdat->node_id = nid;
4746         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4747         init_zone_allows_reclaim(nid);
4748         calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
4749
4750         alloc_node_mem_map(pgdat);
4751 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4752         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4753                 nid, (unsigned long)pgdat,
4754                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4755 #endif
4756
4757         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
4758 }
4759
4760 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4761
4762 #if MAX_NUMNODES > 1
4763 /*
4764  * Figure out the number of possible node ids.
4765  */
4766 static void __init setup_nr_node_ids(void)
4767 {
4768         unsigned int node;
4769         unsigned int highest = 0;
4770
4771         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4772                 highest = node;
4773         nr_node_ids = highest + 1;
4774 }
4775 #else
4776 static inline void setup_nr_node_ids(void)
4777 {
4778 }
4779 #endif
4780
4781 /**
4782  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4783  *
4784  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4785  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4786  * all the nodes.
4787  *
4788  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4789  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4790  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4791  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4792  *
4793  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4794  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4795  * populated node map.
4796  *
4797  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4798  * requirement (single node).
4799  */
4800 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4801 {
4802         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4803         unsigned long start, end, mask;
4804         int last_nid = -1;
4805         int i, nid;
4806
4807         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4808                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4809                         last_nid = nid;
4810                         last_end = end;
4811                         continue;
4812                 }
4813
4814                 /*
4815                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4816                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4817                  * too coarse to separate the current node from the last.
4818                  */
4819                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4820                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4821                         mask <<= 1;
4822
4823                 /* accumulate all internode masks */
4824                 accl_mask |= mask;
4825         }
4826
4827         /* convert mask to number of pages */
4828         return ~accl_mask + 1;
4829 }
4830
4831 /* Find the lowest pfn for a node */
4832 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4833 {
4834         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4835         unsigned long start_pfn;
4836         int i;
4837
4838         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4839                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4840
4841         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4842                 printk(KERN_WARNING
4843                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4844                 return 0;
4845         }
4846
4847         return min_pfn;
4848 }
4849
4850 /**
4851  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4852  *
4853  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4854  * add_active_range().
4855  */
4856 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4857 {
4858         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4859 }
4860
4861 /*
4862  * early_calculate_totalpages()
4863  * Sum pages in active regions for movable zone.
4864  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4865  */
4866 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4867 {
4868         unsigned long totalpages = 0;
4869         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4870         int i, nid;
4871
4872         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4873                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4874
4875                 totalpages += pages;
4876                 if (pages)
4877                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4878         }
4879         return totalpages;
4880 }
4881
4882 /*
4883  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
4884  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
4885  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
4886  * others
4887  */
4888 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
4889 {
4890         int i, nid;
4891         unsigned long usable_startpfn;
4892         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
4893         /* save the state before borrow the nodemask */
4894         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
4895         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
4896         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
4897
4898         /*
4899          * If movablecore was specified, calculate what size of
4900          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
4901          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
4902          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
4903          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
4904          * what movablecore would have allowed.
4905          */
4906         if (required_movablecore) {
4907                 unsigned long corepages;
4908
4909                 /*
4910                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
4911                  * was requested by the user
4912                  */
4913                 required_movablecore =
4914                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4915                 corepages = totalpages - required_movablecore;
4916
4917                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
4918         }
4919
4920         /*
4921          * If neither kernelcore/movablecore nor movablemem_map is specified,
4922          * there is no ZONE_MOVABLE. But if movablemem_map is specified, the
4923          * start pfn of ZONE_MOVABLE has been stored in zone_movable_limit[].
4924          */
4925         if (!required_kernelcore) {
4926                 if (movablemem_map.nr_map)
4927                         memcpy(zone_movable_pfn, zone_movable_limit,
4928                                 sizeof(zone_movable_pfn));
4929                 goto out;
4930         }
4931
4932         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
4933         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
4934
4935 restart:
4936         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
4937         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4938         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
4939                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
4940
4941                 /*
4942                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
4943                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
4944                  * amount of memory for the kernel
4945                  */
4946                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
4947                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
4948
4949                 /*
4950                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
4951                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
4952                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
4953                  */
4954                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
4955
4956                 /* Go through each range of PFNs within this node */
4957                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4958                         unsigned long size_pages;
4959
4960                         /*
4961                          * Find more memory for kernelcore in
4962                          * [zone_movable_pfn[nid], zone_movable_limit[nid]).
4963                          */
4964                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
4965                         if (start_pfn >= end_pfn)
4966                                 continue;
4967
4968                         if (zone_movable_limit[nid]) {
4969                                 end_pfn = min(end_pfn, zone_movable_limit[nid]);
4970                                 /* No range left for kernelcore in this node */
4971                                 if (start_pfn >= end_pfn) {
4972                                         zone_movable_pfn[nid] =
4973                                                         zone_movable_limit[nid];
4974                                         break;
4975                                 }
4976                         }
4977
4978                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
4979                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
4980                                 unsigned long kernel_pages;
4981                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
4982                                                                 - start_pfn;
4983
4984                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
4985                                                         kernelcore_remaining);
4986                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
4987                                                         required_kernelcore);
4988
4989                                 /* Continue if range is now fully accounted */
4990                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
4991
4992                                         /*
4993                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
4994                                          * that if we have to rebalance
4995                                          * kernelcore across nodes, we will
4996                                          * not double account here
4997                                          */
4998                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
4999                                         continue;
5000                                 }
5001                                 start_pfn = usable_startpfn;
5002                         }
5003
5004                         /*
5005                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5006                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5007                          * number of pages used as kernelcore
5008                          */
5009                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5010                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5011                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5012                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5013
5014                         /*
5015                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5016                          * break if the kernelcore for this node has been
5017                          * satisified
5018                          */
5019                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5020                                                                 size_pages);
5021                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5022                         if (!kernelcore_remaining)
5023                                 break;
5024                 }
5025         }
5026
5027         /*
5028          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5029          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5030          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5031          * satisified
5032          */
5033         usable_nodes--;
5034         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5035                 goto restart;
5036
5037 out:
5038         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5039         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5040                 zone_movable_pfn[nid] =
5041                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5042
5043         /* restore the node_state */
5044         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5045 }
5046
5047 /* Any regular or high memory on that node ? */
5048 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5049 {
5050         enum zone_type zone_type;
5051
5052         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5053                 return;
5054
5055         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5056                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5057                 if (zone->present_pages) {
5058                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5059                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5060                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5061                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5062                         break;
5063                 }
5064         }
5065 }
5066
5067 /**
5068  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5069  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5070  *
5071  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5072  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5073  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5074  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5075  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5076  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5077  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5078  * at arch_max_dma_pfn.
5079  */
5080 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5081 {
5082         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5083         int i, nid;
5084
5085         /* Record where the zone boundaries are */
5086         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5087                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5088         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5089                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5090         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5091         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5092         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5093                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5094                         continue;
5095                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5096                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5097                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5098                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5099         }
5100         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5101         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5102
5103         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5104         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5105         find_usable_zone_for_movable();
5106         sanitize_zone_movable_limit();
5107         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5108
5109         /* Print out the zone ranges */
5110         printk("Zone ranges:\n");
5111         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5112                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5113                         continue;
5114                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5115                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5116                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5117                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5118                 else
5119                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5120                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5121                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5122                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5123         }
5124
5125         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5126         printk("Movable zone start for each node\n");
5127         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5128                 if (zone_movable_pfn[i])
5129                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5130                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5131         }
5132
5133         /* Print out the early node map */
5134         printk("Early memory node ranges\n");
5135         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5136                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5137                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5138
5139         /* Initialise every node */
5140         mminit_verify_pageflags_layout();
5141         setup_nr_node_ids();
5142         for_each_online_node(nid) {
5143                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5144                 free_area_init_node(nid, NULL,
5145                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5146
5147                 /* Any memory on that node */
5148                 if (pgdat->node_present_pages)
5149                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5150                 check_for_memory(pgdat, nid);
5151         }
5152 }
5153
5154 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5155 {
5156         unsigned long long coremem;
5157         if (!p)
5158                 return -EINVAL;
5159
5160         coremem = memparse(p, &p);
5161         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5162
5163         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5164         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5165
5166         return 0;
5167 }
5168
5169 /*
5170  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5171  * cannot be reclaimed or migrated.
5172  */
5173 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5174 {
5175         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5176 }
5177
5178 /*
5179  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5180  * can be reclaimed or migrated.
5181  */
5182 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5183 {
5184         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5185 }
5186
5187 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5188 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5189
5190 /**
5191  * movablemem_map_overlap() - Check if a range overlaps movablemem_map.map[].
5192  * @start_pfn:  start pfn of the range to be checked
5193  * @end_pfn:    end pfn of the range to be checked (exclusive)
5194  *
5195  * This function checks if a given memory range [start_pfn, end_pfn) overlaps
5196  * the movablemem_map.map[] array.
5197  *
5198  * Return: index of the first overlapped element in movablemem_map.map[]
5199  *         or -1 if they don't overlap each other.
5200  */
5201 int __init movablemem_map_overlap(unsigned long start_pfn,
5202                                    unsigned long end_pfn)
5203 {
5204         int overlap;
5205
5206         if (!movablemem_map.nr_map)
5207                 return -1;
5208
5209         for (overlap = 0; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5210                 if (start_pfn < movablemem_map.map[overlap].end_pfn)
5211                         break;
5212
5213         if (overlap == movablemem_map.nr_map ||
5214             end_pfn <= movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5215                 return -1;
5216
5217         return overlap;
5218 }
5219
5220 /**
5221  * insert_movablemem_map - Insert a memory range in to movablemem_map.map.
5222  * @start_pfn:  start pfn of the range
5223  * @end_pfn:    end pfn of the range
5224  *
5225  * This function will also merge the overlapped ranges, and sort the array
5226  * by start_pfn in monotonic increasing order.
5227  */
5228 void __init insert_movablemem_map(unsigned long start_pfn,
5229                                   unsigned long end_pfn)
5230 {
5231         int pos, overlap;
5232
5233         /*
5234          * pos will be at the 1st overlapped range, or the position
5235          * where the element should be inserted.
5236          */
5237         for (pos = 0; pos < movablemem_map.nr_map; pos++)
5238                 if (start_pfn <= movablemem_map.map[pos].end_pfn)
5239                         break;
5240
5241         /* If there is no overlapped range, just insert the element. */
5242         if (pos == movablemem_map.nr_map ||
5243             end_pfn < movablemem_map.map[pos].start_pfn) {
5244                 /*
5245                  * If pos is not the end of array, we need to move all
5246                  * the rest elements backward.
5247                  */
5248                 if (pos < movablemem_map.nr_map)
5249                         memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5250                                 &movablemem_map.map[pos],
5251                                 sizeof(struct movablemem_entry) *
5252                                 (movablemem_map.nr_map - pos));
5253                 movablemem_map.map[pos].start_pfn = start_pfn;
5254                 movablemem_map.map[pos].end_pfn = end_pfn;
5255                 movablemem_map.nr_map++;
5256                 return;
5257         }
5258
5259         /* overlap will be at the last overlapped range */
5260         for (overlap = pos + 1; overlap < movablemem_map.nr_map; overlap++)
5261                 if (end_pfn < movablemem_map.map[overlap].start_pfn)
5262                         break;
5263
5264         /*
5265          * If there are more ranges overlapped, we need to merge them,
5266          * and move the rest elements forward.
5267          */
5268         overlap--;
5269         movablemem_map.map[pos].start_pfn = min(start_pfn,
5270                                         movablemem_map.map[pos].start_pfn);
5271         movablemem_map.map[pos].end_pfn = max(end_pfn,
5272                                         movablemem_map.map[overlap].end_pfn);
5273
5274         if (pos != overlap && overlap + 1 != movablemem_map.nr_map)
5275                 memmove(&movablemem_map.map[pos+1],
5276                         &movablemem_map.map[overlap+1],
5277                         sizeof(struct movablemem_entry) *
5278                         (movablemem_map.nr_map - overlap - 1));
5279
5280         movablemem_map.nr_map -= overlap - pos;
5281 }
5282
5283 /**
5284  * movablemem_map_add_region - Add a memory range into movablemem_map.
5285  * @start:      physical start address of range
5286  * @end:        physical end address of range
5287  *
5288  * This function transform the physical address into pfn, and then add the
5289  * range into movablemem_map by calling insert_movablemem_map().
5290  */
5291 static void __init movablemem_map_add_region(u64 start, u64 size)
5292 {
5293         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5294
5295         /* In case size == 0 or start + size overflows */
5296         if (start + size <= start)
5297                 return;
5298
5299         if (movablemem_map.nr_map >= ARRAY_SIZE(movablemem_map.map)) {
5300                 pr_err("movablemem_map: too many entries;"
5301                         " ignoring [mem %#010llx-%#010llx]\n",
5302                         (unsigned long long) start,
5303                         (unsigned long long) (start + size - 1));
5304                 return;
5305         }
5306
5307         start_pfn = PFN_DOWN(start);
5308         end_pfn = PFN_UP(start + size);
5309         insert_movablemem_map(start_pfn, end_pfn);
5310 }
5311
5312 /*
5313  * cmdline_parse_movablemem_map - Parse boot option movablemem_map.
5314  * @p:  The boot option of the following format:
5315  *      movablemem_map=nn[KMG]@ss[KMG]
5316  *
5317  * This option sets the memory range [ss, ss+nn) to be used as movable memory.
5318  *
5319  * Return: 0 on success or -EINVAL on failure.
5320  */
5321 static int __init cmdline_parse_movablemem_map(char *p)
5322 {
5323         char *oldp;
5324         u64 start_at, mem_size;
5325
5326         if (!p)
5327                 goto err;
5328
5329         if (!strcmp(p, "acpi"))
5330                 movablemem_map.acpi = true;
5331
5332         /*
5333          * If user decide to use info from BIOS, all the other user specified
5334          * ranges will be ingored.
5335          */
5336         if (movablemem_map.acpi) {
5337                 if (movablemem_map.nr_map) {
5338                         memset(movablemem_map.map, 0,
5339                                 sizeof(struct movablemem_entry)
5340                                 * movablemem_map.nr_map);
5341                         movablemem_map.nr_map = 0;
5342                 }
5343                 return 0;
5344         }
5345
5346         oldp = p;
5347         mem_size = memparse(p, &p);
5348         if (p == oldp)
5349                 goto err;
5350
5351         if (*p == '@') {
5352                 oldp = ++p;
5353                 start_at = memparse(p, &p);
5354                 if (p == oldp || *p != '\0')
5355                         goto err;
5356
5357                 movablemem_map_add_region(start_at, mem_size);
5358                 return 0;
5359         }
5360 err:
5361         return -EINVAL;
5362 }
5363 early_param("movablemem_map", cmdline_parse_movablemem_map);
5364
5365 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5366
5367 /**
5368  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5369  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5370  *
5371  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5372  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5373  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5374  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5375  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5376  * smaller per-cpu batchsize.
5377  */
5378 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5379 {
5380         dma_reserve = new_dma_reserve;
5381 }
5382
5383 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5384 {
5385         free_area_init_node(0, zones_size,
5386                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5387 }
5388
5389 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5390                                  unsigned long action, void *hcpu)
5391 {
5392         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5393
5394         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5395                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5396                 drain_pages(cpu);
5397
5398                 /*
5399                  * Spill the event counters of the dead processor
5400                  * into the current processors event counters.
5401                  * This artificially elevates the count of the current
5402                  * processor.
5403                  */
5404                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5405
5406                 /*
5407                  * Zero the differential counters of the dead processor
5408                  * so that the vm statistics are consistent.
5409                  *
5410                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5411                  * race with what we are doing.
5412                  */
5413                 refresh_cpu_vm_stats(cpu);
5414         }
5415         return NOTIFY_OK;
5416 }
5417
5418 void __init page_alloc_init(void)
5419 {
5420         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5421 }
5422
5423 /*
5424  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5425  *      or min_free_kbytes changes.
5426  */
5427 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5428 {
5429         struct pglist_data *pgdat;
5430         unsigned long reserve_pages = 0;
5431         enum zone_type i, j;
5432
5433         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5434                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5435                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5436                         unsigned long max = 0;
5437
5438                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5439                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5440                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5441                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5442                         }
5443
5444                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5445                         max += high_wmark_pages(zone);
5446
5447                         if (max > zone->managed_pages)
5448                                 max = zone->managed_pages;
5449                         reserve_pages += max;
5450                         /*
5451                          * Lowmem reserves are not available to
5452                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5453                          * kswapd tries to balance zones to their high
5454                          * watermark.  As a result, neither should be
5455                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5456                          * situation where reclaim has to clean pages
5457                          * in order to balance the zones.
5458                          */
5459                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5460                 }
5461         }
5462         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5463         totalreserve_pages = reserve_pages;
5464 }
5465
5466 /*
5467  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5468  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5469  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5470  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5471  */
5472 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5473 {
5474         struct pglist_data *pgdat;
5475         enum zone_type j, idx;
5476
5477         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5478                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5479                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5480                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5481
5482                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5483
5484                         idx = j;
5485                         while (idx) {
5486                                 struct zone *lower_zone;
5487
5488                                 idx--;
5489
5490                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5491                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5492
5493                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5494                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5495                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5496                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5497                         }
5498                 }
5499         }
5500
5501         /* update totalreserve_pages */
5502         calculate_totalreserve_pages();
5503 }
5504
5505 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5506 {
5507         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5508         unsigned long lowmem_pages = 0;
5509         struct zone *zone;
5510         unsigned long flags;
5511
5512         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5513         for_each_zone(zone) {
5514                 if (!is_highmem(zone))
5515                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5516         }
5517
5518         for_each_zone(zone) {
5519                 u64 tmp;
5520
5521                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5522                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5523                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5524                 if (is_highmem(zone)) {
5525                         /*
5526                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5527                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5528                          * value here.
5529                          *
5530                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5531                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5532                          * not be capped for highmem.
5533                          */
5534                         unsigned long min_pages;
5535
5536                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5537                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5538                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5539                 } else {
5540                         /*
5541                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5542                          * proportionate to the zone's size.
5543                          */
5544                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5545                 }
5546
5547                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5548                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5549
5550                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5551                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5552         }
5553
5554         /* update totalreserve_pages */
5555         calculate_totalreserve_pages();
5556 }
5557
5558 /**
5559  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5560  * or when memory is hot-{added|removed}
5561  *
5562  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5563  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5564  */
5565 void setup_per_zone_wmarks(void)
5566 {
5567         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5568         __setup_per_zone_wmarks();
5569         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5574  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5575  * to be referenced again before it is swapped out.
5576  *
5577  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5578  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5579  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5580  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5581  *
5582  * total     target    max
5583  * memory    ratio     inactive anon
5584  * -------------------------------------
5585  *   10MB       1         5MB
5586  *  100MB       1        50MB
5587  *    1GB       3       250MB
5588  *   10GB      10       0.9GB
5589  *  100GB      31         3GB
5590  *    1TB     101        10GB
5591  *   10TB     320        32GB
5592  */
5593 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5594 {
5595         unsigned int gb, ratio;
5596
5597         /* Zone size in gigabytes */
5598         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5599         if (gb)
5600                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5601         else
5602                 ratio = 1;
5603
5604         zone->inactive_ratio = ratio;
5605 }
5606
5607 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5608 {
5609         struct zone *zone;
5610
5611         for_each_zone(zone)
5612                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5613 }
5614
5615 /*
5616  * Initialise min_free_kbytes.
5617  *
5618  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5619  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5620  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5621  *
5622  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5623  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5624  *
5625  * which yields
5626  *
5627  * 16MB:        512k
5628  * 32MB:        724k
5629  * 64MB:        1024k
5630  * 128MB:       1448k
5631  * 256MB:       2048k
5632  * 512MB:       2896k
5633  * 1024MB:      4096k
5634  * 2048MB:      5792k
5635  * 4096MB:      8192k
5636  * 8192MB:      11584k
5637  * 16384MB:     16384k
5638  */
5639 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5640 {
5641         unsigned long lowmem_kbytes;
5642
5643         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5644
5645         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5646         if (min_free_kbytes < 128)
5647                 min_free_kbytes = 128;
5648         if (min_free_kbytes > 65536)
5649                 min_free_kbytes = 65536;
5650         setup_per_zone_wmarks();
5651         refresh_zone_stat_thresholds();
5652         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5653         setup_per_zone_inactive_ratio();
5654         return 0;
5655 }
5656 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5657
5658 /*
5659  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
5660  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5661  *      changes.
5662  */
5663 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
5664         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5665 {
5666         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5667         if (write)
5668                 setup_per_zone_wmarks();
5669         return 0;
5670 }
5671
5672 #ifdef CONFIG_NUMA
5673 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5674         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5675 {
5676         struct zone *zone;
5677         int rc;
5678
5679         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5680         if (rc)
5681                 return rc;
5682
5683         for_each_zone(zone)
5684                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5685                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5686         return 0;
5687 }
5688
5689 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5690         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5691 {
5692         struct zone *zone;
5693         int rc;
5694
5695         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5696         if (rc)
5697                 return rc;
5698
5699         for_each_zone(zone)
5700                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5701                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5702         return 0;
5703 }
5704 #endif
5705
5706 /*
5707  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5708  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5709  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5710  *
5711  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5712  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5713  * if in function of the boot time zone sizes.
5714  */
5715 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5716         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5717 {
5718         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5719         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5720         return 0;
5721 }
5722
5723 /*
5724  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5725  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
5726  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5727  */
5728
5729 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5730         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5731 {
5732         struct zone *zone;
5733         unsigned int cpu;
5734         int ret;
5735
5736         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5737         if (!write || (ret < 0))
5738                 return ret;
5739         for_each_populated_zone(zone) {
5740                 for_each_possible_cpu(cpu) {
5741                         unsigned long  high;
5742                         high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5743                         setup_pagelist_highmark(
5744                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu), high);
5745                 }
5746         }
5747         return 0;
5748 }
5749
5750 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5751
5752 #ifdef CONFIG_NUMA
5753 static int __init set_hashdist(char *str)
5754 {
5755         if (!str)
5756                 return 0;
5757         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5758         return 1;
5759 }
5760 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5761 #endif
5762
5763 /*
5764  * allocate a large system hash table from bootmem
5765  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5766  *   quantity of entries
5767  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5768  */
5769 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5770                                      unsigned long bucketsize,
5771                                      unsigned long numentries,
5772                                      int scale,
5773                                      int flags,
5774                                      unsigned int *_hash_shift,
5775                                      unsigned int *_hash_mask,
5776                                      unsigned long low_limit,
5777                                      unsigned long high_limit)
5778 {
5779         unsigned long long max = high_limit;
5780         unsigned long log2qty, size;
5781         void *table = NULL;
5782
5783         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5784         if (!numentries) {
5785                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5786                 numentries = nr_kernel_pages;
5787                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
5788                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
5789                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
5790
5791                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5792                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5793                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5794                 else
5795                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5796
5797                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5798                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5799                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5800                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5801                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5802                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5803                                 BUG_ON(!numentries);
5804                         }
5805                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5806                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5807         }
5808         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5809
5810         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5811         if (max == 0) {
5812                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5813                 do_div(max, bucketsize);
5814         }
5815         max = min(max, 0x80000000ULL);
5816
5817         if (numentries < low_limit)
5818                 numentries = low_limit;
5819         if (numentries > max)
5820                 numentries = max;
5821
5822         log2qty = ilog2(numentries);
5823
5824         do {
5825                 size = bucketsize << log2qty;
5826                 if (flags & HASH_EARLY)
5827                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5828                 else if (hashdist)
5829                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5830                 else {
5831                         /*
5832                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5833                          * some pages at the end of hash table which
5834                          * alloc_pages_exact() automatically does
5835                          */
5836                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5837                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5838                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5839                         }
5840                 }
5841         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5842
5843         if (!table)
5844                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5845
5846         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5847                tablename,
5848                (1UL << log2qty),
5849                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5850                size);
5851
5852         if (_hash_shift)
5853                 *_hash_shift = log2qty;
5854         if (_hash_mask)
5855                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5856
5857         return table;
5858 }
5859
5860 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5861 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5862                                                         unsigned long pfn)
5863 {
5864 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5865         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5866 #else
5867         return zone->pageblock_flags;
5868 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5869 }
5870
5871 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5872 {
5873 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5874         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5875         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5876 #else
5877         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5878         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5879 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5880 }
5881
5882 /**
5883  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5884  * @page: The page within the block of interest
5885  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5886  * @end_bitidx: The last bit of interest
5887  * returns pageblock_bits flags
5888  */
5889 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5890                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5891 {
5892         struct zone *zone;
5893         unsigned long *bitmap;
5894         unsigned long pfn, bitidx;
5895         unsigned long flags = 0;
5896         unsigned long value = 1;
5897
5898         zone = page_zone(page);
5899         pfn = page_to_pfn(page);
5900         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5901         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5902
5903         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5904                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5905                         flags |= value;
5906
5907         return flags;
5908 }
5909
5910 /**
5911  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5912  * @page: The page within the block of interest
5913  * @start_bitidx: The first bit of interest
5914  * @end_bitidx: The last bit of interest
5915  * @flags: The flags to set
5916  */
5917 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5918                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5919 {
5920         struct zone *zone;
5921         unsigned long *bitmap;
5922         unsigned long pfn, bitidx;
5923         unsigned long value = 1;
5924
5925         zone = page_zone(page);
5926         pfn = page_to_pfn(page);
5927         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5928         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5929         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5930
5931         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5932                 if (flags & value)
5933                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5934                 else
5935                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5936 }
5937
5938 /*
5939  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5940  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5941  *
5942  * PageLRU check wihtout isolation or lru_lock could race so that
5943  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5944  * expect this function should be exact.
5945  */
5946 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5947                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5948 {
5949         unsigned long pfn, iter, found;
5950         int mt;
5951
5952         /*
5953          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5954          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5955          */
5956         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5957                 return false;
5958         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5959         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5960                 return false;
5961
5962         pfn = page_to_pfn(page);
5963         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5964                 unsigned long check = pfn + iter;
5965
5966                 if (!pfn_valid_within(check))
5967                         continue;
5968
5969                 page = pfn_to_page(check);
5970                 /*
5971                  * We can't use page_count without pin a page
5972                  * because another CPU can free compound page.
5973                  * This check already skips compound tails of THP
5974                  * because their page->_count is zero at all time.
5975                  */
5976                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
5977                         if (PageBuddy(page))
5978                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
5979                         continue;
5980                 }
5981
5982                 /*
5983                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
5984                  * page_count() is not 0.
5985                  */
5986                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
5987                         continue;
5988
5989                 if (!PageLRU(page))
5990                         found++;
5991                 /*
5992                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
5993                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
5994                  * and it still to be fixed.
5995                  */
5996                 /*
5997                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
5998                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
5999                  *
6000                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6001                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6002                  * page at boot.
6003                  */
6004                 if (found > count)
6005                         return true;
6006         }
6007         return false;
6008 }
6009
6010 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6011 {
6012         struct zone *zone;
6013         unsigned long pfn;
6014
6015         /*
6016          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6017          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6018          * the zone but still within the section.
6019          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6020          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6021          */
6022         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6023                 return false;
6024
6025         zone = page_zone(page);
6026         pfn = page_to_pfn(page);
6027         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6028                 return false;
6029
6030         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6031 }
6032
6033 #ifdef CONFIG_CMA
6034
6035 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6036 {
6037         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6038                              pageblock_nr_pages) - 1);
6039 }
6040
6041 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6042 {
6043         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6044                                 pageblock_nr_pages));
6045 }
6046
6047 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6048 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6049                                         unsigned long start, unsigned long end)
6050 {
6051         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6052         unsigned long nr_reclaimed;
6053         unsigned long pfn = start;
6054         unsigned int tries = 0;
6055         int ret = 0;
6056
6057         migrate_prep();
6058
6059         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6060                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6061                         ret = -EINTR;
6062                         break;
6063                 }
6064
6065                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6066                         cc->nr_migratepages = 0;
6067                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6068                                                          pfn, end, true);
6069                         if (!pfn) {
6070                                 ret = -EINTR;
6071                                 break;
6072                         }
6073                         tries = 0;
6074                 } else if (++tries == 5) {
6075                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6076                         break;
6077                 }
6078
6079                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6080                                                         &cc->migratepages);
6081                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6082
6083                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6084                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6085         }
6086         if (ret < 0) {
6087                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6088                 return ret;
6089         }
6090         return 0;
6091 }
6092
6093 /**
6094  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6095  * @start:      start PFN to allocate
6096  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6097  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6098  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6099  *                      in range must have the same migratetype and it must
6100  *                      be either of the two.
6101  *
6102  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6103  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6104  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6105  * pages fall in.
6106  *
6107  * The PFN range must belong to a single zone.
6108  *
6109  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6110  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6111  * need to be freed with free_contig_range().
6112  */
6113 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6114                        unsigned migratetype)
6115 {
6116         unsigned long outer_start, outer_end;
6117         int ret = 0, order;
6118
6119         struct compact_control cc = {
6120                 .nr_migratepages = 0,
6121                 .order = -1,
6122                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6123                 .sync = true,
6124                 .ignore_skip_hint = true,
6125         };
6126         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6127
6128         /*
6129          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6130          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6131          * have different sizes, and due to the way page allocator
6132          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6133          * that page allocator won't try to merge buddies from
6134          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6135          * other migration type.
6136          *
6137          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6138          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6139          * we are interested in).  This will put all the pages in
6140          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6141          *
6142          * When this is done, we take the pages in range from page
6143          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6144          * page allocator will never consider using them.
6145          *
6146          * This lets us mark the pageblocks back as
6147          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6148          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6149          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6150          */
6151
6152         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6153                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6154                                        false);
6155         if (ret)
6156                 return ret;
6157
6158         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6159         if (ret)
6160                 goto done;
6161
6162         /*
6163          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6164          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6165          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6166          * What we are going to do is to allocate all pages from
6167          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6168          *
6169          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6170          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6171          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6172          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6173          * once this is done free the pages we are not interested in.
6174          *
6175          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6176          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6177          */
6178
6179         lru_add_drain_all();
6180         drain_all_pages();
6181
6182         order = 0;
6183         outer_start = start;
6184         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6185                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6186                         ret = -EBUSY;
6187                         goto done;
6188                 }
6189                 outer_start &= ~0UL << order;
6190         }
6191
6192         /* Make sure the range is really isolated. */
6193         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6194                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6195                        outer_start, end);
6196                 ret = -EBUSY;
6197                 goto done;
6198         }
6199
6200
6201         /* Grab isolated pages from freelists. */
6202         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6203         if (!outer_end) {
6204                 ret = -EBUSY;
6205                 goto done;
6206         }
6207
6208         /* Free head and tail (if any) */
6209         if (start != outer_start)
6210                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6211         if (end != outer_end)
6212                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6213
6214 done:
6215         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6216                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6217         return ret;
6218 }
6219
6220 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6221 {
6222         unsigned int count = 0;
6223
6224         for (; nr_pages--; pfn++) {
6225                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6226
6227                 count += page_count(page) != 1;
6228                 __free_page(page);
6229         }
6230         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6231 }
6232 #endif
6233
6234 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6235 static int __meminit __zone_pcp_update(void *data)
6236 {
6237         struct zone *zone = data;
6238         int cpu;
6239         unsigned long batch = zone_batchsize(zone), flags;
6240
6241         for_each_possible_cpu(cpu) {
6242                 struct per_cpu_pageset *pset;
6243                 struct per_cpu_pages *pcp;
6244
6245                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6246                 pcp = &pset->pcp;
6247
6248                 local_irq_save(flags);
6249                 if (pcp->count > 0)
6250                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
6251                 drain_zonestat(zone, pset);
6252                 setup_pageset(pset, batch);
6253                 local_irq_restore(flags);
6254         }
6255         return 0;
6256 }
6257
6258 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6259 {
6260         stop_machine(__zone_pcp_update, zone, NULL);
6261 }
6262 #endif
6263
6264 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6265 {
6266         unsigned long flags;
6267         int cpu;
6268         struct per_cpu_pageset *pset;
6269
6270         /* avoid races with drain_pages()  */
6271         local_irq_save(flags);
6272         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6273                 for_each_online_cpu(cpu) {
6274                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6275                         drain_zonestat(zone, pset);
6276                 }
6277                 free_percpu(zone->pageset);
6278                 zone->pageset = &boot_pageset;
6279         }
6280         local_irq_restore(flags);
6281 }
6282
6283 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6284 /*
6285  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6286  */
6287 void
6288 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6289 {
6290         struct page *page;
6291         struct zone *zone;
6292         int order, i;
6293         unsigned long pfn;
6294         unsigned long flags;
6295         /* find the first valid pfn */
6296         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6297                 if (pfn_valid(pfn))
6298                         break;
6299         if (pfn == end_pfn)
6300                 return;
6301         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6302         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6303         pfn = start_pfn;
6304         while (pfn < end_pfn) {
6305                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6306                         pfn++;
6307                         continue;
6308                 }
6309                 page = pfn_to_page(pfn);
6310                 /*
6311                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6312                  * page_count() is not 0.
6313                  */
6314                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6315                         pfn++;
6316                         SetPageReserved(page);
6317                         continue;
6318                 }
6319
6320                 BUG_ON(page_count(page));
6321                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6322                 order = page_order(page);
6323 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6324                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6325                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6326 #endif
6327                 list_del(&page->lru);
6328                 rmv_page_order(page);
6329                 zone->free_area[order].nr_free--;
6330                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6331                         SetPageReserved((page+i));
6332                 pfn += (1 << order);
6333         }
6334         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6335 }
6336 #endif
6337
6338 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6339 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6340 {
6341         struct zone *zone = page_zone(page);
6342         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6343         unsigned long flags;
6344         int order;
6345
6346         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6347         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6348                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6349
6350                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6351                         break;
6352         }
6353         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6354
6355         return order < MAX_ORDER;
6356 }
6357 #endif
6358
6359 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6360         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6361         {1UL << PG_error,               "error"         },
6362         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6363         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6364         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6365         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6366         {1UL << PG_active,              "active"        },
6367         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6368         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6369         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6370         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6371         {1UL << PG_private,             "private"       },
6372         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6373         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6374 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6375         {1UL << PG_head,                "head"          },
6376         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6377 #else
6378         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6379 #endif
6380         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6381         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6382         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6383         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6384         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6385 #ifdef CONFIG_MMU
6386         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6387 #endif
6388 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6389         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6390 #endif
6391 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6392         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6393 #endif
6394 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6395         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6396 #endif
6397 };
6398
6399 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6400 {
6401         const char *delim = "";
6402         unsigned long mask;
6403         int i;
6404
6405         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6406
6407         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6408
6409         /* remove zone id */
6410         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6411
6412         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6413
6414                 mask = pageflag_names[i].mask;
6415                 if ((flags & mask) != mask)
6416                         continue;
6417
6418                 flags &= ~mask;
6419                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6420                 delim = "|";
6421         }
6422
6423         /* check for left over flags */
6424         if (flags)
6425                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6426
6427         printk(")\n");
6428 }
6429
6430 void dump_page(struct page *page)
6431 {
6432         printk(KERN_ALERT
6433                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6434                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6435                 page->mapping, page->index);
6436         dump_page_flags(page->flags);
6437         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6438 }