]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - mm/page_alloc.c
mm: close PageTail race
[~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/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes = -1;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page, char *reason, unsigned long bad_flags)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 set_page_count(p, 0);
373                 p->first_page = page;
374                 /* Make sure p->first_page is always valid for PageTail() */
375                 smp_wmb();
376                 __SetPageTail(p);
377         }
378 }
379
380 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
381 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
382 {
383         int i;
384         int nr_pages = 1 << order;
385         int bad = 0;
386
387         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
388                 bad_page(page, "wrong compound order", 0);
389                 bad++;
390         }
391
392         __ClearPageHead(page);
393
394         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
395                 struct page *p = page + i;
396
397                 if (unlikely(!PageTail(p))) {
398                         bad_page(page, "PageTail not set", 0);
399                         bad++;
400                 } else if (unlikely(p->first_page != page)) {
401                         bad_page(page, "first_page not consistent", 0);
402                         bad++;
403                 }
404                 __ClearPageTail(p);
405         }
406
407         return bad;
408 }
409
410 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
411 {
412         int i;
413
414         /*
415          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
416          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
417          */
418         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
419         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
420                 clear_highpage(page + i);
421 }
422
423 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
424 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
425
426 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
427 {
428         unsigned long res;
429
430         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
431                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
432                 return 0;
433         }
434         _debug_guardpage_minorder = res;
435         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
436         return 0;
437 }
438 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
439
440 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444
445 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
446 {
447         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
448 }
449 #else
450 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
451 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
452 #endif
453
454 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
455 {
456         set_page_private(page, order);
457         __SetPageBuddy(page);
458 }
459
460 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
461 {
462         __ClearPageBuddy(page);
463         set_page_private(page, 0);
464 }
465
466 /*
467  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
468  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
469  *
470  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
471  * the following equation:
472  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
473  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
474  * 1 buddy is #10:
475  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
476  *
477  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
478  * satisfies the following equation:
479  *     P = B & ~(1 << O)
480  *
481  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
482  */
483 static inline unsigned long
484 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
485 {
486         return page_idx ^ (1 << order);
487 }
488
489 /*
490  * This function checks whether a page is free && is the buddy
491  * we can do coalesce a page and its buddy if
492  * (a) the buddy is not in a hole &&
493  * (b) the buddy is in the buddy system &&
494  * (c) a page and its buddy have the same order &&
495  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
496  *
497  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
498  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
499  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
500  * serialized by zone->lock.
501  *
502  * For recording page's order, we use page_private(page).
503  */
504 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
505                                                                 int order)
506 {
507         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
508                 return 0;
509
510         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
511                 return 0;
512
513         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
515                 return 1;
516         }
517
518         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
519                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
520                 return 1;
521         }
522         return 0;
523 }
524
525 /*
526  * Freeing function for a buddy system allocator.
527  *
528  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
529  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
530  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
531  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
532  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
533  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
534  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
535  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
536  * parts of the VM system.
537  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
538  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
539  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
540  * field.
541  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
542  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
543  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
544  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
545  * triggers coalescing into a block of larger size.
546  *
547  * -- nyc
548  */
549
550 static inline void __free_one_page(struct page *page,
551                 struct zone *zone, unsigned int order,
552                 int migratetype)
553 {
554         unsigned long page_idx;
555         unsigned long combined_idx;
556         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
557         struct page *buddy;
558
559         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
560
561         if (unlikely(PageCompound(page)))
562                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
563                         return;
564
565         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
566
567         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
568
569         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
570         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
571
572         while (order < MAX_ORDER-1) {
573                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
574                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
575                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
576                         break;
577                 /*
578                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
579                  * merge with it and move up one order.
580                  */
581                 if (page_is_guard(buddy)) {
582                         clear_page_guard_flag(buddy);
583                         set_page_private(page, 0);
584                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
585                                                   migratetype);
586                 } else {
587                         list_del(&buddy->lru);
588                         zone->free_area[order].nr_free--;
589                         rmv_page_order(buddy);
590                 }
591                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
592                 page = page + (combined_idx - page_idx);
593                 page_idx = combined_idx;
594                 order++;
595         }
596         set_page_order(page, order);
597
598         /*
599          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
600          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
601          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
602          * that is happening, add the free page to the tail of the list
603          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
604          * as a higher order page
605          */
606         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
607                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
608                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
609                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
610                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
611                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
612                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
613                         list_add_tail(&page->lru,
614                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615                         goto out;
616                 }
617         }
618
619         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
620 out:
621         zone->free_area[order].nr_free++;
622 }
623
624 static inline int free_pages_check(struct page *page)
625 {
626         char *bad_reason = NULL;
627         unsigned long bad_flags = 0;
628
629         if (unlikely(page_mapcount(page)))
630                 bad_reason = "nonzero mapcount";
631         if (unlikely(page->mapping != NULL))
632                 bad_reason = "non-NULL mapping";
633         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
634                 bad_reason = "nonzero _count";
635         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
636                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
637                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
638         }
639         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
640                 bad_reason = "cgroup check failed";
641         if (unlikely(bad_reason)) {
642                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
643                 return 1;
644         }
645         page_cpupid_reset_last(page);
646         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
647                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
648         return 0;
649 }
650
651 /*
652  * Frees a number of pages from the PCP lists
653  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
654  * count is the number of pages to free.
655  *
656  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
657  * see if this freeing clears that state.
658  *
659  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
660  * pinned" detection logic.
661  */
662 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
663                                         struct per_cpu_pages *pcp)
664 {
665         int migratetype = 0;
666         int batch_free = 0;
667         int to_free = count;
668
669         spin_lock(&zone->lock);
670         zone->pages_scanned = 0;
671
672         while (to_free) {
673                 struct page *page;
674                 struct list_head *list;
675
676                 /*
677                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
678                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
679                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
680                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
681                  * lists
682                  */
683                 do {
684                         batch_free++;
685                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
686                                 migratetype = 0;
687                         list = &pcp->lists[migratetype];
688                 } while (list_empty(list));
689
690                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
691                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
692                         batch_free = to_free;
693
694                 do {
695                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
696
697                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
698                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
699                         list_del(&page->lru);
700                         mt = get_freepage_migratetype(page);
701                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
702                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
703                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
704                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
705                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
706                                 if (is_migrate_cma(mt))
707                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
708                         }
709                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
710         }
711         spin_unlock(&zone->lock);
712 }
713
714 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
715                                 int migratetype)
716 {
717         spin_lock(&zone->lock);
718         zone->pages_scanned = 0;
719
720         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
721         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
722                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
723         spin_unlock(&zone->lock);
724 }
725
726 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
727 {
728         int i;
729         int bad = 0;
730
731         trace_mm_page_free(page, order);
732         kmemcheck_free_shadow(page, order);
733
734         if (PageAnon(page))
735                 page->mapping = NULL;
736         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
737                 bad += free_pages_check(page + i);
738         if (bad)
739                 return false;
740
741         if (!PageHighMem(page)) {
742                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
743                                            PAGE_SIZE << order);
744                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
745                                            PAGE_SIZE << order);
746         }
747         arch_free_page(page, order);
748         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
749
750         return true;
751 }
752
753 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned long flags;
756         int migratetype;
757
758         if (!free_pages_prepare(page, order))
759                 return;
760
761         local_irq_save(flags);
762         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
763         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
764         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
765         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
766         local_irq_restore(flags);
767 }
768
769 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
770 {
771         unsigned int nr_pages = 1 << order;
772         struct page *p = page;
773         unsigned int loop;
774
775         prefetchw(p);
776         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
777                 prefetchw(p + 1);
778                 __ClearPageReserved(p);
779                 set_page_count(p, 0);
780         }
781         __ClearPageReserved(p);
782         set_page_count(p, 0);
783
784         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
785         set_page_refcounted(page);
786         __free_pages(page, order);
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_CMA
790 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
791 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
792 {
793         unsigned i = pageblock_nr_pages;
794         struct page *p = page;
795
796         do {
797                 __ClearPageReserved(p);
798                 set_page_count(p, 0);
799         } while (++p, --i);
800
801         set_page_refcounted(page);
802         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
803         __free_pages(page, pageblock_order);
804         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
805 }
806 #endif
807
808 /*
809  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
810  * Please do not alter this order without good reasons and regression
811  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
812  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
813  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
814  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
815  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
816  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
817  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
818  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
819  *
820  * -- nyc
821  */
822 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
823         int low, int high, struct free_area *area,
824         int migratetype)
825 {
826         unsigned long size = 1 << high;
827
828         while (high > low) {
829                 area--;
830                 high--;
831                 size >>= 1;
832                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
833
834 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
835                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
836                         /*
837                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
838                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
839                          * Corresponding page table entries will not be touched,
840                          * pages will stay not present in virtual address space
841                          */
842                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
843                         set_page_guard_flag(&page[size]);
844                         set_page_private(&page[size], high);
845                         /* Guard pages are not available for any usage */
846                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
847                                                   migratetype);
848                         continue;
849                 }
850 #endif
851                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
852                 area->nr_free++;
853                 set_page_order(&page[size], high);
854         }
855 }
856
857 /*
858  * This page is about to be returned from the page allocator
859  */
860 static inline int check_new_page(struct page *page)
861 {
862         char *bad_reason = NULL;
863         unsigned long bad_flags = 0;
864
865         if (unlikely(page_mapcount(page)))
866                 bad_reason = "nonzero mapcount";
867         if (unlikely(page->mapping != NULL))
868                 bad_reason = "non-NULL mapping";
869         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
870                 bad_reason = "nonzero _count";
871         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
872                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
873                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
874         }
875         if (unlikely(mem_cgroup_bad_page_check(page)))
876                 bad_reason = "cgroup check failed";
877         if (unlikely(bad_reason)) {
878                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
879                 return 1;
880         }
881         return 0;
882 }
883
884 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
885 {
886         int i;
887
888         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
889                 struct page *p = page + i;
890                 if (unlikely(check_new_page(p)))
891                         return 1;
892         }
893
894         set_page_private(page, 0);
895         set_page_refcounted(page);
896
897         arch_alloc_page(page, order);
898         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
899
900         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
901                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
902
903         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
904                 prep_compound_page(page, order);
905
906         return 0;
907 }
908
909 /*
910  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
911  * the smallest available page from the freelists
912  */
913 static inline
914 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
915                                                 int migratetype)
916 {
917         unsigned int current_order;
918         struct free_area *area;
919         struct page *page;
920
921         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
922         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
923                 area = &(zone->free_area[current_order]);
924                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
925                         continue;
926
927                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
928                                                         struct page, lru);
929                 list_del(&page->lru);
930                 rmv_page_order(page);
931                 area->nr_free--;
932                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
933                 return page;
934         }
935
936         return NULL;
937 }
938
939
940 /*
941  * This array describes the order lists are fallen back to when
942  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
943  */
944 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
945         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
946         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
947 #ifdef CONFIG_CMA
948         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
949         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
950 #else
951         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
952 #endif
953         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
954 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
955         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
956 #endif
957 };
958
959 /*
960  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
961  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
962  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
963  */
964 int move_freepages(struct zone *zone,
965                           struct page *start_page, struct page *end_page,
966                           int migratetype)
967 {
968         struct page *page;
969         unsigned long order;
970         int pages_moved = 0;
971
972 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
973         /*
974          * page_zone is not safe to call in this context when
975          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
976          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
977          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
978          * grouping pages by mobility
979          */
980         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
981 #endif
982
983         for (page = start_page; page <= end_page;) {
984                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
985                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
986
987                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
988                         page++;
989                         continue;
990                 }
991
992                 if (!PageBuddy(page)) {
993                         page++;
994                         continue;
995                 }
996
997                 order = page_order(page);
998                 list_move(&page->lru,
999                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1000                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1001                 page += 1 << order;
1002                 pages_moved += 1 << order;
1003         }
1004
1005         return pages_moved;
1006 }
1007
1008 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1009                                 int migratetype)
1010 {
1011         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1012         struct page *start_page, *end_page;
1013
1014         start_pfn = page_to_pfn(page);
1015         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1016         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1017         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1018         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1019
1020         /* Do not cross zone boundaries */
1021         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1022                 start_page = page;
1023         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1024                 return 0;
1025
1026         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1027 }
1028
1029 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1030                                         int start_order, int migratetype)
1031 {
1032         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1033
1034         while (nr_pageblocks--) {
1035                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1036                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1042  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1043  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1044  *
1045  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1046  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1047  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1048  *
1049  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1050  * if it was unchanged).
1051  */
1052 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1053                                   int start_type, int fallback_type)
1054 {
1055         int current_order = page_order(page);
1056
1057         /*
1058          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1059          * buddy pages to CMA itself.
1060          */
1061         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1062                 return fallback_type;
1063
1064         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1065         if (current_order >= pageblock_order) {
1066                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1067                 return start_type;
1068         }
1069
1070         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1071             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1072             page_group_by_mobility_disabled) {
1073                 int pages;
1074
1075                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1076
1077                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1078                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1079                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1080
1081                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1082                         return start_type;
1083                 }
1084
1085         }
1086
1087         return fallback_type;
1088 }
1089
1090 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1091 static inline struct page *
1092 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1093 {
1094         struct free_area *area;
1095         int current_order;
1096         struct page *page;
1097         int migratetype, new_type, i;
1098
1099         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1100         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1101                                                 --current_order) {
1102                 for (i = 0;; i++) {
1103                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1104
1105                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1106                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1107                                 break;
1108
1109                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1110                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1111                                 continue;
1112
1113                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1114                                         struct page, lru);
1115                         area->nr_free--;
1116
1117                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1118                                                           start_migratetype,
1119                                                           migratetype);
1120
1121                         /* Remove the page from the freelists */
1122                         list_del(&page->lru);
1123                         rmv_page_order(page);
1124
1125                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1126                                new_type);
1127
1128                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1129                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1130
1131                         return page;
1132                 }
1133         }
1134
1135         return NULL;
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1140  * Call me with the zone->lock already held.
1141  */
1142 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1143                                                 int migratetype)
1144 {
1145         struct page *page;
1146
1147 retry_reserve:
1148         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1149
1150         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1151                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1152
1153                 /*
1154                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1155                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1156                  * and we want just one call site
1157                  */
1158                 if (!page) {
1159                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1160                         goto retry_reserve;
1161                 }
1162         }
1163
1164         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1165         return page;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1170  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1171  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1172  */
1173 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1174                         unsigned long count, struct list_head *list,
1175                         int migratetype, int cold)
1176 {
1177         int mt = migratetype, i;
1178
1179         spin_lock(&zone->lock);
1180         for (i = 0; i < count; ++i) {
1181                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1182                 if (unlikely(page == NULL))
1183                         break;
1184
1185                 /*
1186                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1187                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1188                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1189                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1190                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1191                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1192                  * properly.
1193                  */
1194                 if (likely(cold == 0))
1195                         list_add(&page->lru, list);
1196                 else
1197                         list_add_tail(&page->lru, list);
1198                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1199                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1200                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1201                                 mt = migratetype;
1202                 }
1203                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1204                 list = &page->lru;
1205                 if (is_migrate_cma(mt))
1206                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1207                                               -(1 << order));
1208         }
1209         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1210         spin_unlock(&zone->lock);
1211         return i;
1212 }
1213
1214 #ifdef CONFIG_NUMA
1215 /*
1216  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1217  * currently executing processor on remote nodes after they have
1218  * expired.
1219  *
1220  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1221  * a single processor.
1222  */
1223 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         int to_drain;
1227         unsigned long batch;
1228
1229         local_irq_save(flags);
1230         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1231         if (pcp->count >= batch)
1232                 to_drain = batch;
1233         else
1234                 to_drain = pcp->count;
1235         if (to_drain > 0) {
1236                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1237                 pcp->count -= to_drain;
1238         }
1239         local_irq_restore(flags);
1240 }
1241 #endif
1242
1243 /*
1244  * Drain pages of the indicated processor.
1245  *
1246  * The processor must either be the current processor and the
1247  * thread pinned to the current processor or a processor that
1248  * is not online.
1249  */
1250 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1251 {
1252         unsigned long flags;
1253         struct zone *zone;
1254
1255         for_each_populated_zone(zone) {
1256                 struct per_cpu_pageset *pset;
1257                 struct per_cpu_pages *pcp;
1258
1259                 local_irq_save(flags);
1260                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1261
1262                 pcp = &pset->pcp;
1263                 if (pcp->count) {
1264                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1265                         pcp->count = 0;
1266                 }
1267                 local_irq_restore(flags);
1268         }
1269 }
1270
1271 /*
1272  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1273  */
1274 void drain_local_pages(void *arg)
1275 {
1276         drain_pages(smp_processor_id());
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1281  *
1282  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1283  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1284  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1285  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1286  * before the call to on_each_cpu_mask().
1287  */
1288 void drain_all_pages(void)
1289 {
1290         int cpu;
1291         struct per_cpu_pageset *pcp;
1292         struct zone *zone;
1293
1294         /*
1295          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1296          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1297          */
1298         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1299
1300         /*
1301          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1302          * as offline notification will cause the notified
1303          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1304          * disables preemption as part of its processing
1305          */
1306         for_each_online_cpu(cpu) {
1307                 bool has_pcps = false;
1308                 for_each_populated_zone(zone) {
1309                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1310                         if (pcp->pcp.count) {
1311                                 has_pcps = true;
1312                                 break;
1313                         }
1314                 }
1315                 if (has_pcps)
1316                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1317                 else
1318                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1319         }
1320         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1321 }
1322
1323 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1324
1325 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1326 {
1327         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1328         unsigned long flags;
1329         int order, t;
1330         struct list_head *curr;
1331
1332         if (zone_is_empty(zone))
1333                 return;
1334
1335         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1336
1337         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1338         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1339                 if (pfn_valid(pfn)) {
1340                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1341
1342                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1343                                 swsusp_unset_page_free(page);
1344                 }
1345
1346         for_each_migratetype_order(order, t) {
1347                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1348                         unsigned long i;
1349
1350                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1351                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1352                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1353                 }
1354         }
1355         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1356 }
1357 #endif /* CONFIG_PM */
1358
1359 /*
1360  * Free a 0-order page
1361  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1362  */
1363 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1364 {
1365         struct zone *zone = page_zone(page);
1366         struct per_cpu_pages *pcp;
1367         unsigned long flags;
1368         int migratetype;
1369
1370         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1371                 return;
1372
1373         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1374         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1375         local_irq_save(flags);
1376         __count_vm_event(PGFREE);
1377
1378         /*
1379          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1380          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1381          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1382          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1383          * excessively into the page allocator
1384          */
1385         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1386                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1387                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1388                         goto out;
1389                 }
1390                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1391         }
1392
1393         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1394         if (cold)
1395                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1396         else
1397                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1398         pcp->count++;
1399         if (pcp->count >= pcp->high) {
1400                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1401                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1402                 pcp->count -= batch;
1403         }
1404
1405 out:
1406         local_irq_restore(flags);
1407 }
1408
1409 /*
1410  * Free a list of 0-order pages
1411  */
1412 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1413 {
1414         struct page *page, *next;
1415
1416         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1417                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1418                 free_hot_cold_page(page, cold);
1419         }
1420 }
1421
1422 /*
1423  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1424  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1425  * Each sub-page must be freed individually.
1426  *
1427  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1428  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1429  */
1430 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1431 {
1432         int i;
1433
1434         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
1435         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1436
1437 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1438         /*
1439          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1440          * otherwise free the whole shadow.
1441          */
1442         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1443                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1444 #endif
1445
1446         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1447                 set_page_refcounted(page + i);
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1450
1451 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1452 {
1453         unsigned long watermark;
1454         struct zone *zone;
1455         int mt;
1456
1457         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1458
1459         zone = page_zone(page);
1460         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1461
1462         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1463                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1464                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1465                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1466                         return 0;
1467
1468                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1469         }
1470
1471         /* Remove page from free list */
1472         list_del(&page->lru);
1473         zone->free_area[order].nr_free--;
1474         rmv_page_order(page);
1475
1476         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1477         if (order >= pageblock_order - 1) {
1478                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1479                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1480                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1481                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1482                                 set_pageblock_migratetype(page,
1483                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1484                 }
1485         }
1486
1487         return 1UL << order;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1492  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1493  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1494  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1495  * are enabled.
1496  *
1497  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1498  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1499  */
1500 int split_free_page(struct page *page)
1501 {
1502         unsigned int order;
1503         int nr_pages;
1504
1505         order = page_order(page);
1506
1507         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1508         if (!nr_pages)
1509                 return 0;
1510
1511         /* Split into individual pages */
1512         set_page_refcounted(page);
1513         split_page(page, order);
1514         return nr_pages;
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1519  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1520  * or two.
1521  */
1522 static inline
1523 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1524                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1525                         int migratetype)
1526 {
1527         unsigned long flags;
1528         struct page *page;
1529         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1530
1531 again:
1532         if (likely(order == 0)) {
1533                 struct per_cpu_pages *pcp;
1534                 struct list_head *list;
1535
1536                 local_irq_save(flags);
1537                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1538                 list = &pcp->lists[migratetype];
1539                 if (list_empty(list)) {
1540                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1541                                         pcp->batch, list,
1542                                         migratetype, cold);
1543                         if (unlikely(list_empty(list)))
1544                                 goto failed;
1545                 }
1546
1547                 if (cold)
1548                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1549                 else
1550                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1551
1552                 list_del(&page->lru);
1553                 pcp->count--;
1554         } else {
1555                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1556                         /*
1557                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1558                          *
1559                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1560                          * properly detect and handle allocation failures.
1561                          *
1562                          * We most definitely don't want callers attempting to
1563                          * allocate greater than order-1 page units with
1564                          * __GFP_NOFAIL.
1565                          */
1566                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1567                 }
1568                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1569                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1570                 spin_unlock(&zone->lock);
1571                 if (!page)
1572                         goto failed;
1573                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1574                                           get_pageblock_migratetype(page));
1575         }
1576
1577         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1578         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1579         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1580         local_irq_restore(flags);
1581
1582         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1583         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1584                 goto again;
1585         return page;
1586
1587 failed:
1588         local_irq_restore(flags);
1589         return NULL;
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1593
1594 static struct {
1595         struct fault_attr attr;
1596
1597         u32 ignore_gfp_highmem;
1598         u32 ignore_gfp_wait;
1599         u32 min_order;
1600 } fail_page_alloc = {
1601         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1602         .ignore_gfp_wait = 1,
1603         .ignore_gfp_highmem = 1,
1604         .min_order = 1,
1605 };
1606
1607 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1608 {
1609         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1610 }
1611 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1612
1613 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1614 {
1615         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1616                 return false;
1617         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1618                 return false;
1619         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1620                 return false;
1621         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1622                 return false;
1623
1624         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1625 }
1626
1627 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1628
1629 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1630 {
1631         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1632         struct dentry *dir;
1633
1634         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1635                                         &fail_page_alloc.attr);
1636         if (IS_ERR(dir))
1637                 return PTR_ERR(dir);
1638
1639         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1640                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1641                 goto fail;
1642         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1643                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1644                 goto fail;
1645         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1646                                 &fail_page_alloc.min_order))
1647                 goto fail;
1648
1649         return 0;
1650 fail:
1651         debugfs_remove_recursive(dir);
1652
1653         return -ENOMEM;
1654 }
1655
1656 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1657
1658 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1659
1660 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1661
1662 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1663 {
1664         return false;
1665 }
1666
1667 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1668
1669 /*
1670  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1671  * of the allocation.
1672  */
1673 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1674                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1675 {
1676         /* free_pages my go negative - that's OK */
1677         long min = mark;
1678         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1679         int o;
1680         long free_cma = 0;
1681
1682         free_pages -= (1 << order) - 1;
1683         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1684                 min -= min / 2;
1685         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1686                 min -= min / 4;
1687 #ifdef CONFIG_CMA
1688         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1689         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1690                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1691 #endif
1692
1693         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1694                 return false;
1695         for (o = 0; o < order; o++) {
1696                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1697                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1698
1699                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1700                 min >>= 1;
1701
1702                 if (free_pages <= min)
1703                         return false;
1704         }
1705         return true;
1706 }
1707
1708 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1709                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1710 {
1711         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1712                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1713 }
1714
1715 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1716                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1717 {
1718         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1719
1720         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1721                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1722
1723         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1724                                                                 free_pages);
1725 }
1726
1727 #ifdef CONFIG_NUMA
1728 /*
1729  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1730  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1731  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1732  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1733  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1734  *
1735  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1736  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1737  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1738  *
1739  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1740  * nothing and returns NULL.
1741  *
1742  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1743  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1744  *
1745  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1746  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1747  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1748  * quickly as we can.
1749  */
1750 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1751 {
1752         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1753         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1754
1755         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1756         if (!zlc)
1757                 return NULL;
1758
1759         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1760                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1761                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1762         }
1763
1764         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1765                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1766                                         &node_states[N_MEMORY];
1767         return allowednodes;
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1772  * if it is worth looking at further for free memory:
1773  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1774  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1775  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1776  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1777  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1778  * else return false (zero) if it is not.
1779  *
1780  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1781  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1782  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1783  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1784  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1785  * into the second scan of the zonelist.
1786  *
1787  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1788  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1789  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1790  * unturned looking for a free page.
1791  */
1792 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1793                                                 nodemask_t *allowednodes)
1794 {
1795         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1796         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1797         int n;                          /* node that zone *z is on */
1798
1799         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1800         if (!zlc)
1801                 return 1;
1802
1803         i = z - zonelist->_zonerefs;
1804         n = zlc->z_to_n[i];
1805
1806         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1807         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1812  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1813  * from that zone don't waste time re-examining it.
1814  */
1815 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1816 {
1817         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1818         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1819
1820         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1821         if (!zlc)
1822                 return;
1823
1824         i = z - zonelist->_zonerefs;
1825
1826         set_bit(i, zlc->fullzones);
1827 }
1828
1829 /*
1830  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1831  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1832  */
1833 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1834 {
1835         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1836
1837         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1838         if (!zlc)
1839                 return;
1840
1841         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1842 }
1843
1844 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1845 {
1846         return local_zone->node == zone->node;
1847 }
1848
1849 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1850 {
1851         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1852 }
1853
1854 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1855 {
1856         int i;
1857
1858         for_each_online_node(i)
1859                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1860                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1861                 else
1862                         zone_reclaim_mode = 1;
1863 }
1864
1865 #else   /* CONFIG_NUMA */
1866
1867 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1868 {
1869         return NULL;
1870 }
1871
1872 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1873                                 nodemask_t *allowednodes)
1874 {
1875         return 1;
1876 }
1877
1878 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1879 {
1880 }
1881
1882 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1883 {
1884 }
1885
1886 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1887 {
1888         return true;
1889 }
1890
1891 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1892 {
1893         return true;
1894 }
1895
1896 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1897 {
1898 }
1899 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1900
1901 /*
1902  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1903  * a page.
1904  */
1905 static struct page *
1906 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1907                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1908                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1909 {
1910         struct zoneref *z;
1911         struct page *page = NULL;
1912         int classzone_idx;
1913         struct zone *zone;
1914         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1915         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1916         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1917
1918         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1919 zonelist_scan:
1920         /*
1921          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1922          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1923          */
1924         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1925                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1926                 unsigned long mark;
1927
1928                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1929                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1930                                 continue;
1931                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1932                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1933                                 continue;
1934                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1935                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1936                         goto try_this_zone;
1937                 /*
1938                  * Distribute pages in proportion to the individual
1939                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1940                  * page was allocated in should have no effect on the
1941                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1942                  *
1943                  * Try to stay in local zones in the fastpath.  If
1944                  * that fails, the slowpath is entered, which will do
1945                  * another pass starting with the local zones, but
1946                  * ultimately fall back to remote zones that do not
1947                  * partake in the fairness round-robin cycle of this
1948                  * zonelist.
1949                  */
1950                 if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) {
1951                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1952                                 continue;
1953                         if (!zone_local(preferred_zone, zone))
1954                                 continue;
1955                 }
1956                 /*
1957                  * When allocating a page cache page for writing, we
1958                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1959                  * limit, such that no single zone holds more than its
1960                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1961                  * The dirty limits take into account the zone's
1962                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1963                  * should be able to balance it without having to
1964                  * write pages from its LRU list.
1965                  *
1966                  * This may look like it could increase pressure on
1967                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1968                  * before they are full.  But the pages that do spill
1969                  * over are limited as the lower zones are protected
1970                  * by this very same mechanism.  It should not become
1971                  * a practical burden to them.
1972                  *
1973                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1974                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1975                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1976                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1977                  * zones are together not big enough to reach the
1978                  * global limit.  The proper fix for these situations
1979                  * will require awareness of zones in the
1980                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1981                  */
1982                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1983                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1984                         goto this_zone_full;
1985
1986                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1987                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1988                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1989                         int ret;
1990
1991                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1992                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1993                                 /*
1994                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1995                                  * and before considering the first zone allowed
1996                                  * by the cpuset.
1997                                  */
1998                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1999                                 zlc_active = 1;
2000                                 did_zlc_setup = 1;
2001                         }
2002
2003                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2004                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
2005                                 goto this_zone_full;
2006
2007                         /*
2008                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
2009                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
2010                          */
2011                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
2012                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
2013                                 continue;
2014
2015                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2016                         switch (ret) {
2017                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2018                                 /* did not scan */
2019                                 continue;
2020                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2021                                 /* scanned but unreclaimable */
2022                                 continue;
2023                         default:
2024                                 /* did we reclaim enough */
2025                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2026                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2027                                         goto try_this_zone;
2028
2029                                 /*
2030                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2031                                  * Only mark the zone full if checking the min
2032                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2033                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2034                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2035                                  * when the watermark is between the low and
2036                                  * min watermarks.
2037                                  */
2038                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2039                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2040                                         goto this_zone_full;
2041
2042                                 continue;
2043                         }
2044                 }
2045
2046 try_this_zone:
2047                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2048                                                 gfp_mask, migratetype);
2049                 if (page)
2050                         break;
2051 this_zone_full:
2052                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2053                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2054         }
2055
2056         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2057                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2058                 zlc_active = 0;
2059                 goto zonelist_scan;
2060         }
2061
2062         if (page)
2063                 /*
2064                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2065                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2066                  * that the caller is taking steps that will free more
2067                  * memory. The caller should avoid the page being used
2068                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2069                  */
2070                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2071
2072         return page;
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2077  * meminfo in irq context.
2078  */
2079 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2080 {
2081         bool ret = false;
2082
2083 #if NODES_SHIFT > 8
2084         ret = in_interrupt();
2085 #endif
2086         return ret;
2087 }
2088
2089 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2090                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2091                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2092
2093 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2094 {
2095         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2096
2097         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2098             debug_guardpage_minorder() > 0)
2099                 return;
2100
2101         /*
2102          * This documents exceptions given to allocations in certain
2103          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2104          * of allowed nodes.
2105          */
2106         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2107                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2108                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2109                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2110         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2111                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2112
2113         if (fmt) {
2114                 struct va_format vaf;
2115                 va_list args;
2116
2117                 va_start(args, fmt);
2118
2119                 vaf.fmt = fmt;
2120                 vaf.va = &args;
2121
2122                 pr_warn("%pV", &vaf);
2123
2124                 va_end(args);
2125         }
2126
2127         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2128                 current->comm, order, gfp_mask);
2129
2130         dump_stack();
2131         if (!should_suppress_show_mem())
2132                 show_mem(filter);
2133 }
2134
2135 static inline int
2136 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2137                                 unsigned long did_some_progress,
2138                                 unsigned long pages_reclaimed)
2139 {
2140         /* Do not loop if specifically requested */
2141         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2142                 return 0;
2143
2144         /* Always retry if specifically requested */
2145         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2146                 return 1;
2147
2148         /*
2149          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2150          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2151          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2152          */
2153         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2154                 return 0;
2155
2156         /*
2157          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2158          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2159          * implementations.
2160          */
2161         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2162                 return 1;
2163
2164         /*
2165          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2166          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2167          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2168          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2169          * allocation still fails, we stop retrying.
2170          */
2171         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2172                 return 1;
2173
2174         return 0;
2175 }
2176
2177 static inline struct page *
2178 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2179         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2180         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2181         int migratetype)
2182 {
2183         struct page *page;
2184
2185         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2186         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2187                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2188                 return NULL;
2189         }
2190
2191         /*
2192          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2193          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2194          * we're still under heavy pressure.
2195          */
2196         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2197                 order, zonelist, high_zoneidx,
2198                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2199                 preferred_zone, migratetype);
2200         if (page)
2201                 goto out;
2202
2203         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2204                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2205                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2206                         goto out;
2207                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2208                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2209                         goto out;
2210                 /*
2211                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2212                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2213                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2214                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2215                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2216                  */
2217                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2218                         goto out;
2219         }
2220         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2221         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2222
2223 out:
2224         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2225         return page;
2226 }
2227
2228 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2229 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2230 static struct page *
2231 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2232         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2233         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2234         int migratetype, bool sync_migration,
2235         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2236         unsigned long *did_some_progress)
2237 {
2238         if (!order)
2239                 return NULL;
2240
2241         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2242                 *deferred_compaction = true;
2243                 return NULL;
2244         }
2245
2246         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2247         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2248                                                 nodemask, sync_migration,
2249                                                 contended_compaction);
2250         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2251
2252         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2253                 struct page *page;
2254
2255                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2256                 drain_pages(get_cpu());
2257                 put_cpu();
2258
2259                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2260                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2261                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2262                                 preferred_zone, migratetype);
2263                 if (page) {
2264                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2265                         compaction_defer_reset(preferred_zone, order, true);
2266                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2267                         return page;
2268                 }
2269
2270                 /*
2271                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2272                  * The most likely reason is that pages exist,
2273                  * but not enough to satisfy watermarks.
2274                  */
2275                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2276
2277                 /*
2278                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2279                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2280                  */
2281                 if (sync_migration)
2282                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2283
2284                 cond_resched();
2285         }
2286
2287         return NULL;
2288 }
2289 #else
2290 static inline struct page *
2291 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2292         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2293         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2294         int migratetype, bool sync_migration,
2295         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2296         unsigned long *did_some_progress)
2297 {
2298         return NULL;
2299 }
2300 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2301
2302 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2303 static int
2304 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2305                   nodemask_t *nodemask)
2306 {
2307         struct reclaim_state reclaim_state;
2308         int progress;
2309
2310         cond_resched();
2311
2312         /* We now go into synchronous reclaim */
2313         cpuset_memory_pressure_bump();
2314         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2315         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2316         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2317         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2318
2319         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2320
2321         current->reclaim_state = NULL;
2322         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2323         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2324
2325         cond_resched();
2326
2327         return progress;
2328 }
2329
2330 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2331 static inline struct page *
2332 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2333         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2334         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2335         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2336 {
2337         struct page *page = NULL;
2338         bool drained = false;
2339
2340         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2341                                                nodemask);
2342         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2343                 return NULL;
2344
2345         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2346         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2347                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2348
2349 retry:
2350         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2351                                         zonelist, high_zoneidx,
2352                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2353                                         preferred_zone, migratetype);
2354
2355         /*
2356          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2357          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2358          */
2359         if (!page && !drained) {
2360                 drain_all_pages();
2361                 drained = true;
2362                 goto retry;
2363         }
2364
2365         return page;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2370  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2371  */
2372 static inline struct page *
2373 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2374         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2375         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2376         int migratetype)
2377 {
2378         struct page *page;
2379
2380         do {
2381                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2382                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2383                         preferred_zone, migratetype);
2384
2385                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2386                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2387         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2388
2389         return page;
2390 }
2391
2392 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2393                              struct zonelist *zonelist,
2394                              enum zone_type high_zoneidx,
2395                              struct zone *preferred_zone)
2396 {
2397         struct zoneref *z;
2398         struct zone *zone;
2399
2400         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2401                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2402                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2403                 /*
2404                  * Only reset the batches of zones that were actually
2405                  * considered in the fast path, we don't want to
2406                  * thrash fairness information for zones that are not
2407                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2408                  */
2409                 if (!zone_local(preferred_zone, zone))
2410                         continue;
2411                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2412                                     high_wmark_pages(zone) -
2413                                     low_wmark_pages(zone) -
2414                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2415         }
2416 }
2417
2418 static inline int
2419 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2420 {
2421         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2422         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2423
2424         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2425         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2426
2427         /*
2428          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2429          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2430          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2431          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2432          */
2433         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2434
2435         if (!wait) {
2436                 /*
2437                  * Not worth trying to allocate harder for
2438                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2439                  */
2440                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2441                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2442                 /*
2443                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2444                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2445                  */
2446                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2447         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2448                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2449
2450         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2451                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2452                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2453                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2454                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2455                 else if (!in_interrupt() &&
2456                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2457                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2458                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2459         }
2460 #ifdef CONFIG_CMA
2461         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2462                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2463 #endif
2464         return alloc_flags;
2465 }
2466
2467 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2468 {
2469         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2470 }
2471
2472 static inline struct page *
2473 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2474         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2475         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2476         int migratetype)
2477 {
2478         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2479         struct page *page = NULL;
2480         int alloc_flags;
2481         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2482         unsigned long did_some_progress;
2483         bool sync_migration = false;
2484         bool deferred_compaction = false;
2485         bool contended_compaction = false;
2486
2487         /*
2488          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2489          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2490          * be using allocators in order of preference for an area that is
2491          * too large.
2492          */
2493         if (order >= MAX_ORDER) {
2494                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2495                 return NULL;
2496         }
2497
2498         /*
2499          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2500          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2501          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2502          * using a larger set of nodes after it has established that the
2503          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2504          * over allocated.
2505          */
2506         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2507                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2508                 goto nopage;
2509
2510 restart:
2511         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2512                          high_zoneidx, preferred_zone);
2513
2514         /*
2515          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2516          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2517          * to how we want to proceed.
2518          */
2519         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2520
2521         /*
2522          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2523          * cpusets.
2524          */
2525         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2526                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2527                                         &preferred_zone);
2528
2529 rebalance:
2530         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2531         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2532                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2533                         preferred_zone, migratetype);
2534         if (page)
2535                 goto got_pg;
2536
2537         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2538         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2539                 /*
2540                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2541                  * the allocation is high priority and these type of
2542                  * allocations are system rather than user orientated
2543                  */
2544                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2545
2546                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2547                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2548                                 preferred_zone, migratetype);
2549                 if (page) {
2550                         goto got_pg;
2551                 }
2552         }
2553
2554         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2555         if (!wait) {
2556                 /*
2557                  * All existing users of the deprecated __GFP_NOFAIL are
2558                  * blockable, so warn of any new users that actually allow this
2559                  * type of allocation to fail.
2560                  */
2561                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
2562                 goto nopage;
2563         }
2564
2565         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2566         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2567                 goto nopage;
2568
2569         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2570         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2571                 goto nopage;
2572
2573         /*
2574          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2575          * attempts after direct reclaim are synchronous
2576          */
2577         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2578                                         zonelist, high_zoneidx,
2579                                         nodemask,
2580                                         alloc_flags, preferred_zone,
2581                                         migratetype, sync_migration,
2582                                         &contended_compaction,
2583                                         &deferred_compaction,
2584                                         &did_some_progress);
2585         if (page)
2586                 goto got_pg;
2587         sync_migration = true;
2588
2589         /*
2590          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2591          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2592          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2593          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2594          */
2595         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2596                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2597                 goto nopage;
2598
2599         /* Try direct reclaim and then allocating */
2600         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2601                                         zonelist, high_zoneidx,
2602                                         nodemask,
2603                                         alloc_flags, preferred_zone,
2604                                         migratetype, &did_some_progress);
2605         if (page)
2606                 goto got_pg;
2607
2608         /*
2609          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2610          * running out of options and have to consider going OOM
2611          */
2612         if (!did_some_progress) {
2613                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2614                         if (oom_killer_disabled)
2615                                 goto nopage;
2616                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2617                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2618                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2619                                 goto nopage;
2620                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2621                                         zonelist, high_zoneidx,
2622                                         nodemask, preferred_zone,
2623                                         migratetype);
2624                         if (page)
2625                                 goto got_pg;
2626
2627                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2628                                 /*
2629                                  * The oom killer is not called for high-order
2630                                  * allocations that may fail, so if no progress
2631                                  * is being made, there are no other options and
2632                                  * retrying is unlikely to help.
2633                                  */
2634                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2635                                         goto nopage;
2636                                 /*
2637                                  * The oom killer is not called for lowmem
2638                                  * allocations to prevent needlessly killing
2639                                  * innocent tasks.
2640                                  */
2641                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2642                                         goto nopage;
2643                         }
2644
2645                         goto restart;
2646                 }
2647         }
2648
2649         /* Check if we should retry the allocation */
2650         pages_reclaimed += did_some_progress;
2651         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2652                                                 pages_reclaimed)) {
2653                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2654                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2655                 goto rebalance;
2656         } else {
2657                 /*
2658                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2659                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2660                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2661                  */
2662                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2663                                         zonelist, high_zoneidx,
2664                                         nodemask,
2665                                         alloc_flags, preferred_zone,
2666                                         migratetype, sync_migration,
2667                                         &contended_compaction,
2668                                         &deferred_compaction,
2669                                         &did_some_progress);
2670                 if (page)
2671                         goto got_pg;
2672         }
2673
2674 nopage:
2675         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2676         return page;
2677 got_pg:
2678         if (kmemcheck_enabled)
2679                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2680
2681         return page;
2682 }
2683
2684 /*
2685  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2686  */
2687 struct page *
2688 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2689                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2690 {
2691         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2692         struct zone *preferred_zone;
2693         struct page *page = NULL;
2694         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2695         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2696         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2697         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2698
2699         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2700
2701         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2702
2703         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2704
2705         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2706                 return NULL;
2707
2708         /*
2709          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2710          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2711          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2712          */
2713         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2714                 return NULL;
2715
2716         /*
2717          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2718          * verified in the (always inline) callee
2719          */
2720         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2721                 return NULL;
2722
2723 retry_cpuset:
2724         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2725
2726         /* The preferred zone is used for statistics later */
2727         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2728                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2729                                 &preferred_zone);
2730         if (!preferred_zone)
2731                 goto out;
2732
2733 #ifdef CONFIG_CMA
2734         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2735                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2736 #endif
2737         /* First allocation attempt */
2738         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2739                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2740                         preferred_zone, migratetype);
2741         if (unlikely(!page)) {
2742                 /*
2743                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2744                  * can deadlock because I/O on the device might not
2745                  * complete.
2746                  */
2747                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2748                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2749                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2750                                 preferred_zone, migratetype);
2751         }
2752
2753         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2754
2755 out:
2756         /*
2757          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2758          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2759          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2760          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2761          */
2762         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2763                 goto retry_cpuset;
2764
2765         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2766
2767         return page;
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2770
2771 /*
2772  * Common helper functions.
2773  */
2774 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2775 {
2776         struct page *page;
2777
2778         /*
2779          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2780          * a highmem page
2781          */
2782         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2783
2784         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2785         if (!page)
2786                 return 0;
2787         return (unsigned long) page_address(page);
2788 }
2789 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2790
2791 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2792 {
2793         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2794 }
2795 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2796
2797 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2798 {
2799         if (put_page_testzero(page)) {
2800                 if (order == 0)
2801                         free_hot_cold_page(page, 0);
2802                 else
2803                         __free_pages_ok(page, order);
2804         }
2805 }
2806
2807 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2808
2809 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2810 {
2811         if (addr != 0) {
2812                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2813                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2814         }
2815 }
2816
2817 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2818
2819 /*
2820  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2821  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2822  *
2823  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2824  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2825  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2826  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2827  *
2828  * The caller knows better which flags it relies on.
2829  */
2830 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2831 {
2832         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2833         __free_pages(page, order);
2834 }
2835
2836 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2837 {
2838         if (addr != 0) {
2839                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2840                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2841         }
2842 }
2843
2844 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2845 {
2846         if (addr) {
2847                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2848                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2849
2850                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2851                 while (used < alloc_end) {
2852                         free_page(used);
2853                         used += PAGE_SIZE;
2854                 }
2855         }
2856         return (void *)addr;
2857 }
2858
2859 /**
2860  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2861  * @size: the number of bytes to allocate
2862  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2863  *
2864  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2865  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2866  * allocate memory in power-of-two pages.
2867  *
2868  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2869  *
2870  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2871  */
2872 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2873 {
2874         unsigned int order = get_order(size);
2875         unsigned long addr;
2876
2877         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2878         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2879 }
2880 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2881
2882 /**
2883  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2884  *                         pages on a node.
2885  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2886  * @size: the number of bytes to allocate
2887  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2888  *
2889  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2890  * back.
2891  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2892  * but is not exact.
2893  */
2894 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2895 {
2896         unsigned order = get_order(size);
2897         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2898         if (!p)
2899                 return NULL;
2900         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2901 }
2902 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2903
2904 /**
2905  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2906  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2907  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2908  *
2909  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2910  */
2911 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2912 {
2913         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2914         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2915
2916         while (addr < end) {
2917                 free_page(addr);
2918                 addr += PAGE_SIZE;
2919         }
2920 }
2921 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2922
2923 /**
2924  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2925  * @offset: The zone index of the highest zone
2926  *
2927  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2928  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2929  * zone, the number of pages is calculated as:
2930  *     managed_pages - high_pages
2931  */
2932 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2933 {
2934         struct zoneref *z;
2935         struct zone *zone;
2936
2937         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2938         unsigned long sum = 0;
2939
2940         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2941
2942         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2943                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2944                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2945                 if (size > high)
2946                         sum += size - high;
2947         }
2948
2949         return sum;
2950 }
2951
2952 /**
2953  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2954  *
2955  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2956  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2957  */
2958 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2959 {
2960         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2961 }
2962 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2963
2964 /**
2965  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2966  *
2967  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2968  * high watermark within all zones.
2969  */
2970 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2971 {
2972         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2973 }
2974
2975 static inline void show_node(struct zone *zone)
2976 {
2977         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2978                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2979 }
2980
2981 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2982 {
2983         val->totalram = totalram_pages;
2984         val->sharedram = 0;
2985         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2986         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2987         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2988         val->freehigh = nr_free_highpages();
2989         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2990 }
2991
2992 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2993
2994 #ifdef CONFIG_NUMA
2995 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2996 {
2997         int zone_type;          /* needs to be signed */
2998         unsigned long managed_pages = 0;
2999         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3000
3001         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3002                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3003         val->totalram = managed_pages;
3004         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3005 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3006         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3007         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3008                         NR_FREE_PAGES);
3009 #else
3010         val->totalhigh = 0;
3011         val->freehigh = 0;
3012 #endif
3013         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3014 }
3015 #endif
3016
3017 /*
3018  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3019  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3020  */
3021 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3022 {
3023         bool ret = false;
3024         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3025
3026         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3027                 goto out;
3028
3029         do {
3030                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3031                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3032         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3033 out:
3034         return ret;
3035 }
3036
3037 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3038
3039 static void show_migration_types(unsigned char type)
3040 {
3041         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3042                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3043                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3044                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3045                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3046 #ifdef CONFIG_CMA
3047                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3048 #endif
3049 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3050                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3051 #endif
3052         };
3053         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3054         char *p = tmp;
3055         int i;
3056
3057         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3058                 if (type & (1 << i))
3059                         *p++ = types[i];
3060         }
3061
3062         *p = '\0';
3063         printk("(%s) ", tmp);
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3068  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3069  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3070  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3071  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3072  */
3073 void show_free_areas(unsigned int filter)
3074 {
3075         int cpu;
3076         struct zone *zone;
3077
3078         for_each_populated_zone(zone) {
3079                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3080                         continue;
3081                 show_node(zone);
3082                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3083
3084                 for_each_online_cpu(cpu) {
3085                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3086
3087                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3088
3089                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3090                                cpu, pageset->pcp.high,
3091                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3092                 }
3093         }
3094
3095         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3096                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3097                 " unevictable:%lu"
3098                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3099                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3100                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3101                 " free_cma:%lu\n",
3102                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3103                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3104                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3105                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3106                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3107                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3108                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3109                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3110                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3111                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3112                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3113                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3114                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3115                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3116                 global_page_state(NR_SHMEM),
3117                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3118                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3119                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3120
3121         for_each_populated_zone(zone) {
3122                 int i;
3123
3124                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3125                         continue;
3126                 show_node(zone);
3127                 printk("%s"
3128                         " free:%lukB"
3129                         " min:%lukB"
3130                         " low:%lukB"
3131                         " high:%lukB"
3132                         " active_anon:%lukB"
3133                         " inactive_anon:%lukB"
3134                         " active_file:%lukB"
3135                         " inactive_file:%lukB"
3136                         " unevictable:%lukB"
3137                         " isolated(anon):%lukB"
3138                         " isolated(file):%lukB"
3139                         " present:%lukB"
3140                         " managed:%lukB"
3141                         " mlocked:%lukB"
3142                         " dirty:%lukB"
3143                         " writeback:%lukB"
3144                         " mapped:%lukB"
3145                         " shmem:%lukB"
3146                         " slab_reclaimable:%lukB"
3147                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3148                         " kernel_stack:%lukB"
3149                         " pagetables:%lukB"
3150                         " unstable:%lukB"
3151                         " bounce:%lukB"
3152                         " free_cma:%lukB"
3153                         " writeback_tmp:%lukB"
3154                         " pages_scanned:%lu"
3155                         " all_unreclaimable? %s"
3156                         "\n",
3157                         zone->name,
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3159                         K(min_wmark_pages(zone)),
3160                         K(low_wmark_pages(zone)),
3161                         K(high_wmark_pages(zone)),
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3163                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3164                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3165                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3166                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3167                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3168                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3169                         K(zone->present_pages),
3170                         K(zone->managed_pages),
3171                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3172                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3173                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3174                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3175                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3176                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3177                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3178                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3179                                 THREAD_SIZE / 1024,
3180                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3181                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3182                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3183                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3184                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3185                         zone->pages_scanned,
3186                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3187                         );
3188                 printk("lowmem_reserve[]:");
3189                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3190                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3191                 printk("\n");
3192         }
3193
3194         for_each_populated_zone(zone) {
3195                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3196                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3197
3198                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3199                         continue;
3200                 show_node(zone);
3201                 printk("%s: ", zone->name);
3202
3203                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3204                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3205                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3206                         int type;
3207
3208                         nr[order] = area->nr_free;
3209                         total += nr[order] << order;
3210
3211                         types[order] = 0;
3212                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3213                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3214                                         types[order] |= 1 << type;
3215                         }
3216                 }
3217                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3218                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3219                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3220                         if (nr[order])
3221                                 show_migration_types(types[order]);
3222                 }
3223                 printk("= %lukB\n", K(total));
3224         }
3225
3226         hugetlb_show_meminfo();
3227
3228         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3229
3230         show_swap_cache_info();
3231 }
3232
3233 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3234 {
3235         zoneref->zone = zone;
3236         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3237 }
3238
3239 /*
3240  * Builds allocation fallback zone lists.
3241  *
3242  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3243  */
3244 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3245                                 int nr_zones)
3246 {
3247         struct zone *zone;
3248         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3249
3250         do {
3251                 zone_type--;
3252                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3253                 if (populated_zone(zone)) {
3254                         zoneref_set_zone(zone,
3255                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3256                         check_highest_zone(zone_type);
3257                 }
3258         } while (zone_type);
3259
3260         return nr_zones;
3261 }
3262
3263
3264 /*
3265  *  zonelist_order:
3266  *  0 = automatic detection of better ordering.
3267  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3268  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3269  *
3270  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3271  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3272  */
3273 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3274 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3275 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3276
3277 /* zonelist order in the kernel.
3278  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3279  */
3280 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3281 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3282
3283
3284 #ifdef CONFIG_NUMA
3285 /* The value user specified ....changed by config */
3286 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3287 /* string for sysctl */
3288 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3289 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3290
3291 /*
3292  * interface for configure zonelist ordering.
3293  * command line option "numa_zonelist_order"
3294  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3295  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3296  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3297  */
3298
3299 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3300 {
3301         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3302                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3303         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3304                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3305         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3306                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3307         } else {
3308                 printk(KERN_WARNING
3309                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3310                         "%s\n", s);
3311                 return -EINVAL;
3312         }
3313         return 0;
3314 }
3315
3316 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3317 {
3318         int ret;
3319
3320         if (!s)
3321                 return 0;
3322
3323         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3324         if (ret == 0)
3325                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3326
3327         return ret;
3328 }
3329 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3330
3331 /*
3332  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3333  */
3334 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3335                 void __user *buffer, size_t *length,
3336                 loff_t *ppos)
3337 {
3338         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3339         int ret;
3340         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3341
3342         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3343         if (write) {
3344                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3345                         ret = -EINVAL;
3346                         goto out;
3347                 }
3348                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3349         }
3350         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3351         if (ret)
3352                 goto out;
3353         if (write) {
3354                 int oldval = user_zonelist_order;
3355
3356                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3357                 if (ret) {
3358                         /*
3359                          * bogus value.  restore saved string
3360                          */
3361                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3362                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3363                         user_zonelist_order = oldval;
3364                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3365                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3366                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3367                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3368                 }
3369         }
3370 out:
3371         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3372         return ret;
3373 }
3374
3375
3376 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3377 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3378
3379 /**
3380  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3381  * @node: node whose fallback list we're appending
3382  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3383  *
3384  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3385  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3386  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3387  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3388  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3389  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3390  * on them otherwise.
3391  * It returns -1 if no node is found.
3392  */
3393 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3394 {
3395         int n, val;
3396         int min_val = INT_MAX;
3397         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3398         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3399
3400         /* Use the local node if we haven't already */
3401         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3402                 node_set(node, *used_node_mask);
3403                 return node;
3404         }
3405
3406         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3407
3408                 /* Don't want a node to appear more than once */
3409                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3410                         continue;
3411
3412                 /* Use the distance array to find the distance */
3413                 val = node_distance(node, n);
3414
3415                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3416                 val += (n < node);
3417
3418                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3419                 tmp = cpumask_of_node(n);
3420                 if (!cpumask_empty(tmp))
3421                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3422
3423                 /* Slight preference for less loaded node */
3424                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3425                 val += node_load[n];
3426
3427                 if (val < min_val) {
3428                         min_val = val;
3429                         best_node = n;
3430                 }
3431         }
3432
3433         if (best_node >= 0)
3434                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3435
3436         return best_node;
3437 }
3438
3439
3440 /*
3441  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3442  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3443  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3444  */
3445 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3446 {
3447         int j;
3448         struct zonelist *zonelist;
3449
3450         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3451         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3452                 ;
3453         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3454         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3455         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * Build gfp_thisnode zonelists
3460  */
3461 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3462 {
3463         int j;
3464         struct zonelist *zonelist;
3465
3466         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3467         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3468         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3469         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3470 }
3471
3472 /*
3473  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3474  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3475  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3476  * may still exist in local DMA zone.
3477  */
3478 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3479
3480 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3481 {
3482         int pos, j, node;
3483         int zone_type;          /* needs to be signed */
3484         struct zone *z;
3485         struct zonelist *zonelist;
3486
3487         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3488         pos = 0;
3489         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3490                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3491                         node = node_order[j];
3492                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3493                         if (populated_zone(z)) {
3494                                 zoneref_set_zone(z,
3495                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3496                                 check_highest_zone(zone_type);
3497                         }
3498                 }
3499         }
3500         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3501         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3502 }
3503
3504 static int default_zonelist_order(void)
3505 {
3506         int nid, zone_type;
3507         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3508         struct zone *z;
3509         int average_size;
3510         /*
3511          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3512          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3513          * into OOM very easily.
3514          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3515          */
3516         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3517         low_kmem_size = 0;
3518         total_size = 0;
3519         for_each_online_node(nid) {
3520                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3521                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3522                         if (populated_zone(z)) {
3523                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3524                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3525                                 total_size += z->managed_pages;
3526                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3527                                 /*
3528                                  * If any node has only lowmem, then node order
3529                                  * is preferred to allow kernel allocations
3530                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3531                                  * on other nodes when there is an abundance of
3532                                  * lowmem available to allocate from.
3533                                  */
3534                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3535                         }
3536                 }
3537         }
3538         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3539             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3540                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3541         /*
3542          * look into each node's config.
3543          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3544          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3545          */
3546         average_size = total_size /
3547                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3548         for_each_online_node(nid) {
3549                 low_kmem_size = 0;
3550                 total_size = 0;
3551                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3552                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3553                         if (populated_zone(z)) {
3554                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3555                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3556                                 total_size += z->present_pages;
3557                         }
3558                 }
3559                 if (low_kmem_size &&
3560                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3561                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3562                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3563         }
3564         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3565 }
3566
3567 static void set_zonelist_order(void)
3568 {
3569         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3570                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3571         else
3572                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3573 }
3574
3575 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3576 {
3577         int j, node, load;
3578         enum zone_type i;
3579         nodemask_t used_mask;
3580         int local_node, prev_node;
3581         struct zonelist *zonelist;
3582         int order = current_zonelist_order;
3583
3584         /* initialize zonelists */
3585         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3586                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3587                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3588                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3589         }
3590
3591         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3592         local_node = pgdat->node_id;
3593         load = nr_online_nodes;
3594         prev_node = local_node;
3595         nodes_clear(used_mask);
3596
3597         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3598         j = 0;
3599
3600         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3601                 /*
3602                  * We don't want to pressure a particular node.
3603                  * So adding penalty to the first node in same
3604                  * distance group to make it round-robin.
3605                  */
3606                 if (node_distance(local_node, node) !=
3607                     node_distance(local_node, prev_node))
3608                         node_load[node] = load;
3609
3610                 prev_node = node;
3611                 load--;
3612                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3613                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3614                 else
3615                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3616         }
3617
3618         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3619                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3620                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3621         }
3622
3623         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3624 }
3625
3626 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3627 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3628 {
3629         struct zonelist *zonelist;
3630         struct zonelist_cache *zlc;
3631         struct zoneref *z;
3632
3633         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3634         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3635         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3636         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3637                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3638 }
3639
3640 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3641 /*
3642  * Return node id of node used for "local" allocations.
3643  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3644  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3645  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3646  */
3647 int local_memory_node(int node)
3648 {
3649         struct zone *zone;
3650
3651         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3652                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3653                                    NULL,
3654                                    &zone);
3655         return zone->node;
3656 }
3657 #endif
3658
3659 #else   /* CONFIG_NUMA */
3660
3661 static void set_zonelist_order(void)
3662 {
3663         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3664 }
3665
3666 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3667 {
3668         int node, local_node;
3669         enum zone_type j;
3670         struct zonelist *zonelist;
3671
3672         local_node = pgdat->node_id;
3673
3674         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3675         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3676
3677         /*
3678          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3679          * of all the other nodes.
3680          * We don't want to pressure a particular node, so when
3681          * building the zones for node N, we make sure that the
3682          * zones coming right after the local ones are those from
3683          * node N+1 (modulo N)
3684          */
3685         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3686                 if (!node_online(node))
3687                         continue;
3688                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3689         }
3690         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3691                 if (!node_online(node))
3692                         continue;
3693                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3694         }
3695
3696         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3697         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3698 }
3699
3700 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3701 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3702 {
3703         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3704 }
3705
3706 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3707
3708 /*
3709  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3710  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3711  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3712  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3713  * with interrupts disabled.
3714  *
3715  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3716  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3717  * hotplugged processors.
3718  *
3719  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3720  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3721  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3722  */
3723 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3724 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3725 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3726
3727 /*
3728  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3729  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3730  */
3731 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3732
3733 /* return values int ....just for stop_machine() */
3734 static int __build_all_zonelists(void *data)
3735 {
3736         int nid;
3737         int cpu;
3738         pg_data_t *self = data;
3739
3740 #ifdef CONFIG_NUMA
3741         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3742 #endif
3743
3744         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3745                 build_zonelists(self);
3746                 build_zonelist_cache(self);
3747         }
3748
3749         for_each_online_node(nid) {
3750                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3751
3752                 build_zonelists(pgdat);
3753                 build_zonelist_cache(pgdat);
3754         }
3755
3756         /*
3757          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3758          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3759          * each zone will be allocated later when the per cpu
3760          * allocator is available.
3761          *
3762          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3763          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3764          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3765          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3766          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3767          * (a chicken-egg dilemma).
3768          */
3769         for_each_possible_cpu(cpu) {
3770                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3771
3772 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3773                 /*
3774                  * We now know the "local memory node" for each node--
3775                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3776                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3777                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3778                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3779                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3780                  */
3781                 if (cpu_online(cpu))
3782                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3783 #endif
3784         }
3785
3786         return 0;
3787 }
3788
3789 /*
3790  * Called with zonelists_mutex held always
3791  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3792  */
3793 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3794 {
3795         set_zonelist_order();
3796
3797         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3798                 __build_all_zonelists(NULL);
3799                 mminit_verify_zonelist();
3800                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3801         } else {
3802 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3803                 if (zone)
3804                         setup_zone_pageset(zone);
3805 #endif
3806                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3807                    of zonelist */
3808                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3809                 /* cpuset refresh routine should be here */
3810         }
3811         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3812         /*
3813          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3814          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3815          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3816          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3817          * disabled and enable it later
3818          */
3819         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3820                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3821         else
3822                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3823
3824         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3825                 "Total pages: %ld\n",
3826                         nr_online_nodes,
3827                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3828                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3829                         vm_total_pages);
3830 #ifdef CONFIG_NUMA
3831         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3832 #endif
3833 }
3834
3835 /*
3836  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3837  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3838  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3839  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3840  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3841  * conservative, even though it seems large.
3842  *
3843  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3844  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3845  */
3846 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3847
3848 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3849 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3850 {
3851         unsigned long size = 1;
3852
3853         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3854
3855         while (size < pages)
3856                 size <<= 1;
3857
3858         /*
3859          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3860          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3861          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3862          */
3863         size = min(size, 4096UL);
3864
3865         return max(size, 4UL);
3866 }
3867 #else
3868 /*
3869  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3870  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3871  *
3872  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3873  *
3874  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3875  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3876  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3877  *
3878  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3879  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3880  *
3881  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3882  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3883  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3884  */
3885 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3886 {
3887         return 4096UL;
3888 }
3889 #endif
3890
3891 /*
3892  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3893  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3894  * hash function before the remainder is taken.
3895  */
3896 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3897 {
3898         return ffz(~size);
3899 }
3900
3901 /*
3902  * Check if a pageblock contains reserved pages
3903  */
3904 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3905 {
3906         unsigned long pfn;
3907
3908         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3909                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3910                         return 1;
3911         }
3912         return 0;
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3917  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3918  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3919  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3920  * blocks as reclaim kicks in
3921  */
3922 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3923 {
3924         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3925         struct page *page;
3926         unsigned long block_migratetype;
3927         int reserve;
3928         int old_reserve;
3929
3930         /*
3931          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3932          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3933          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3934          * the block.
3935          */
3936         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3937         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3938         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3939         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3940                                                         pageblock_order;
3941
3942         /*
3943          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3944          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3945          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3946          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3947          * future allocation of hugepages at runtime.
3948          */
3949         reserve = min(2, reserve);
3950         old_reserve = zone->nr_migrate_reserve_block;
3951
3952         /* When memory hot-add, we almost always need to do nothing */
3953         if (reserve == old_reserve)
3954                 return;
3955         zone->nr_migrate_reserve_block = reserve;
3956
3957         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3958                 if (!pfn_valid(pfn))
3959                         continue;
3960                 page = pfn_to_page(pfn);
3961
3962                 /* Watch out for overlapping nodes */
3963                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3964                         continue;
3965
3966                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3967
3968                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3969                 if (reserve > 0) {
3970                         /*
3971                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3972                          * them.
3973                          */
3974                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3975                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3976                                 continue;
3977
3978                         /* If this block is reserved, account for it */
3979                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3980                                 reserve--;
3981                                 continue;
3982                         }
3983
3984                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3985                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3986                                 set_pageblock_migratetype(page,
3987                                                         MIGRATE_RESERVE);
3988                                 move_freepages_block(zone, page,
3989                                                         MIGRATE_RESERVE);
3990                                 reserve--;
3991                                 continue;
3992                         }
3993                 } else if (!old_reserve) {
3994                         /*
3995                          * At boot time we don't need to scan the whole zone
3996                          * for turning off MIGRATE_RESERVE.
3997                          */
3998                         break;
3999                 }
4000
4001                 /*
4002                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
4003                  * take it back
4004                  */
4005                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
4006                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4007                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
4008                 }
4009         }
4010 }
4011
4012 /*
4013  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4014  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4015  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4016  */
4017 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4018                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4019 {
4020         struct page *page;
4021         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4022         unsigned long pfn;
4023         struct zone *z;
4024
4025         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4026                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4027
4028         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
4029         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4030                 /*
4031                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
4032                  * handed to this function.  They do not
4033                  * exist on hotplugged memory.
4034                  */
4035                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4036                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4037                                 continue;
4038                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4039                                 continue;
4040                 }
4041                 page = pfn_to_page(pfn);
4042                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4043                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4044                 init_page_count(page);
4045                 page_mapcount_reset(page);
4046                 page_cpupid_reset_last(page);
4047                 SetPageReserved(page);
4048                 /*
4049                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4050                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4051                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4052                  * the address space during boot when many long-lived
4053                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4054                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4055                  * setup_zone_migrate_reserve()
4056                  *
4057                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4058                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4059                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4060                  * pfn out of zone.
4061                  */
4062                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4063                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4064                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4065                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4066
4067                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4068 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4069                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4070                 if (!is_highmem_idx(zone))
4071                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4072 #endif
4073         }
4074 }
4075
4076 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4077 {
4078         int order, t;
4079         for_each_migratetype_order(order, t) {
4080                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4081                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4082         }
4083 }
4084
4085 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4086 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4087         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4088 #endif
4089
4090 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4091 {
4092 #ifdef CONFIG_MMU
4093         int batch;
4094
4095         /*
4096          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4097          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4098          *
4099          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4100          */
4101         batch = zone->managed_pages / 1024;
4102         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4103                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4104         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4105         if (batch < 1)
4106                 batch = 1;
4107
4108         /*
4109          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4110          * of 2 value was found to be more likely to have
4111          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4112          *
4113          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4114          * batches of pages, one task can end up with a lot
4115          * of pages of one half of the possible page colors
4116          * and the other with pages of the other colors.
4117          */
4118         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4119
4120         return batch;
4121
4122 #else
4123         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4124          * conditions.
4125          *
4126          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4127          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4128          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4129          *
4130          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4131          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4132          * can be a significant delay between the individual batches being
4133          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4134          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4135          */
4136         return 0;
4137 #endif
4138 }
4139
4140 /*
4141  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4142  * ->batch must never be higher then ->high.
4143  * The following function updates them in a safe manner without read side
4144  * locking.
4145  *
4146  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4147  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4148  *
4149  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4150  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4151  * exist).
4152  */
4153 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4154                 unsigned long batch)
4155 {
4156        /* start with a fail safe value for batch */
4157         pcp->batch = 1;
4158         smp_wmb();
4159
4160        /* Update high, then batch, in order */
4161         pcp->high = high;
4162         smp_wmb();
4163
4164         pcp->batch = batch;
4165 }
4166
4167 /* a companion to pageset_set_high() */
4168 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4169 {
4170         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4171 }
4172
4173 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4174 {
4175         struct per_cpu_pages *pcp;
4176         int migratetype;
4177
4178         memset(p, 0, sizeof(*p));
4179
4180         pcp = &p->pcp;
4181         pcp->count = 0;
4182         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4183                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4184 }
4185
4186 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4187 {
4188         pageset_init(p);
4189         pageset_set_batch(p, batch);
4190 }
4191
4192 /*
4193  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4194  * to the value high for the pageset p.
4195  */
4196 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4197                                 unsigned long high)
4198 {
4199         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4200         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4201                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4202
4203         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4204 }
4205
4206 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4207                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4208 {
4209         if (percpu_pagelist_fraction)
4210                 pageset_set_high(pcp,
4211                         (zone->managed_pages /
4212                                 percpu_pagelist_fraction));
4213         else
4214                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4215 }
4216
4217 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4218 {
4219         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4220
4221         pageset_init(pcp);
4222         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4223 }
4224
4225 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4226 {
4227         int cpu;
4228         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4229         for_each_possible_cpu(cpu)
4230                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4231 }
4232
4233 /*
4234  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4235  * Before this call only boot pagesets were available.
4236  */
4237 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4238 {
4239         struct zone *zone;
4240
4241         for_each_populated_zone(zone)
4242                 setup_zone_pageset(zone);
4243 }
4244
4245 static noinline __init_refok
4246 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4247 {
4248         int i;
4249         size_t alloc_size;
4250
4251         /*
4252          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4253          * per zone.
4254          */
4255         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4256                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4257         zone->wait_table_bits =
4258                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4259         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4260                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4261
4262         if (!slab_is_available()) {
4263                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4264                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4265                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4266         } else {
4267                 /*
4268                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4269                  * via memory hot-add.
4270                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4271                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4272                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4273                  * node itself as well.
4274                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4275                  * necessary.
4276                  */
4277                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4278         }
4279         if (!zone->wait_table)
4280                 return -ENOMEM;
4281
4282         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4283                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4284
4285         return 0;
4286 }
4287
4288 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4289 {
4290         /*
4291          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4292          * relies on the ability of the linker to provide the
4293          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4294          */
4295         zone->pageset = &boot_pageset;
4296
4297         if (populated_zone(zone))
4298                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4299                         zone->name, zone->present_pages,
4300                                          zone_batchsize(zone));
4301 }
4302
4303 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4304                                         unsigned long zone_start_pfn,
4305                                         unsigned long size,
4306                                         enum memmap_context context)
4307 {
4308         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4309         int ret;
4310         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4311         if (ret)
4312                 return ret;
4313         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4314
4315         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4316
4317         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4318                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4319                         pgdat->node_id,
4320                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4321                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4322
4323         zone_init_free_lists(zone);
4324
4325         return 0;
4326 }
4327
4328 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4329 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4330 /*
4331  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4332  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4333  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4334  * alternative
4335  */
4336 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4337 {
4338         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4339         int nid;
4340         /*
4341          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4342          * when the kernel is running single-threaded.
4343          */
4344         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4345         static int __meminitdata last_nid;
4346
4347         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4348                 return last_nid;
4349
4350         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4351         if (nid != -1) {
4352                 last_start_pfn = start_pfn;
4353                 last_end_pfn = end_pfn;
4354                 last_nid = nid;
4355         }
4356
4357         return nid;
4358 }
4359 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4360
4361 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4362 {
4363         int nid;
4364
4365         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4366         if (nid >= 0)
4367                 return nid;
4368         /* just returns 0 */
4369         return 0;
4370 }
4371
4372 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4373 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4374 {
4375         int nid;
4376
4377         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4378         if (nid >= 0 && nid != node)
4379                 return false;
4380         return true;
4381 }
4382 #endif
4383
4384 /**
4385  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4386  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4387  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4388  *
4389  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4390  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4391  * this function may be used instead of calling memblock_free_early_nid()
4392  * manually.
4393  */
4394 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4395 {
4396         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4397         int i, this_nid;
4398
4399         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4400                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4401                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4402
4403                 if (start_pfn < end_pfn)
4404                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4405                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4406                                         this_nid);
4407         }
4408 }
4409
4410 /**
4411  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4412  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4413  *
4414  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4415  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4416  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4417  */
4418 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4419 {
4420         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4421         int i, this_nid;
4422
4423         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4424                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4425 }
4426
4427 /**
4428  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4429  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4430  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4431  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4432  *
4433  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4434  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4435  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4436  * PFNs will be 0.
4437  */
4438 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4439                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4440 {
4441         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4442         int i;
4443
4444         *start_pfn = -1UL;
4445         *end_pfn = 0;
4446
4447         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4448                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4449                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4450         }
4451
4452         if (*start_pfn == -1UL)
4453                 *start_pfn = 0;
4454 }
4455
4456 /*
4457  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4458  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4459  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4460  */
4461 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4462 {
4463         int zone_index;
4464         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4465                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4466                         continue;
4467
4468                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4469                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4470                         break;
4471         }
4472
4473         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4474         movable_zone = zone_index;
4475 }
4476
4477 /*
4478  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4479  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4480  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4481  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4482  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4483  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4484  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4485  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4486  */
4487 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4488                                         unsigned long zone_type,
4489                                         unsigned long node_start_pfn,
4490                                         unsigned long node_end_pfn,
4491                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4492                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4493 {
4494         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4495         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4496                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4497                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4498                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4499                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4500                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4501
4502                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4503                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4504                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4505                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4506
4507                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4508                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4509                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4510         }
4511 }
4512
4513 /*
4514  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4515  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4516  */
4517 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4518                                         unsigned long zone_type,
4519                                         unsigned long node_start_pfn,
4520                                         unsigned long node_end_pfn,
4521                                         unsigned long *ignored)
4522 {
4523         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4524
4525         /* Get the start and end of the zone */
4526         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4527         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4528         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4529                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4530                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4531
4532         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4533         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4534                 return 0;
4535
4536         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4537         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4538         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4539
4540         /* Return the spanned pages */
4541         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4542 }
4543
4544 /*
4545  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4546  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4547  */
4548 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4549                                 unsigned long range_start_pfn,
4550                                 unsigned long range_end_pfn)
4551 {
4552         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4553         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4554         int i;
4555
4556         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4557                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4558                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4559                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4560         }
4561         return nr_absent;
4562 }
4563
4564 /**
4565  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4566  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4567  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4568  *
4569  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4570  */
4571 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4572                                                         unsigned long end_pfn)
4573 {
4574         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4575 }
4576
4577 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4578 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4579                                         unsigned long zone_type,
4580                                         unsigned long node_start_pfn,
4581                                         unsigned long node_end_pfn,
4582                                         unsigned long *ignored)
4583 {
4584         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4585         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4586         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4587
4588         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4589         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4590
4591         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4592                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4593                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4594         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4595 }
4596
4597 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4598 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4599                                         unsigned long zone_type,
4600                                         unsigned long node_start_pfn,
4601                                         unsigned long node_end_pfn,
4602                                         unsigned long *zones_size)
4603 {
4604         return zones_size[zone_type];
4605 }
4606
4607 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4608                                                 unsigned long zone_type,
4609                                                 unsigned long node_start_pfn,
4610                                                 unsigned long node_end_pfn,
4611                                                 unsigned long *zholes_size)
4612 {
4613         if (!zholes_size)
4614                 return 0;
4615
4616         return zholes_size[zone_type];
4617 }
4618
4619 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4620
4621 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4622                                                 unsigned long node_start_pfn,
4623                                                 unsigned long node_end_pfn,
4624                                                 unsigned long *zones_size,
4625                                                 unsigned long *zholes_size)
4626 {
4627         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4628         enum zone_type i;
4629
4630         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4631                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4632                                                          node_start_pfn,
4633                                                          node_end_pfn,
4634                                                          zones_size);
4635         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4636
4637         realtotalpages = totalpages;
4638         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4639                 realtotalpages -=
4640                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4641                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4642                                                   zholes_size);
4643         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4644         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4645                                                         realtotalpages);
4646 }
4647
4648 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4649 /*
4650  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4651  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4652  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4653  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4654  * bytes.
4655  */
4656 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4657 {
4658         unsigned long usemapsize;
4659
4660         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4661         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4662         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4663         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4664         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4665
4666         return usemapsize / 8;
4667 }
4668
4669 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4670                                 struct zone *zone,
4671                                 unsigned long zone_start_pfn,
4672                                 unsigned long zonesize)
4673 {
4674         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4675         zone->pageblock_flags = NULL;
4676         if (usemapsize)
4677                 zone->pageblock_flags =
4678                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
4679                                                          pgdat->node_id);
4680 }
4681 #else
4682 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4683                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4684 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4685
4686 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4687
4688 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4689 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4690 {
4691         unsigned int order;
4692
4693         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4694         if (pageblock_order)
4695                 return;
4696
4697         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4698                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4699         else
4700                 order = MAX_ORDER - 1;
4701
4702         /*
4703          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4704          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4705          * powerpc.
4706          */
4707         pageblock_order = order;
4708 }
4709 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4710
4711 /*
4712  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4713  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4714  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4715  * the kernel config
4716  */
4717 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4718 {
4719 }
4720
4721 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4722
4723 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4724                                                    unsigned long present_pages)
4725 {
4726         unsigned long pages = spanned_pages;
4727
4728         /*
4729          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4730          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4731          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4732          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4733          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4734          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4735          */
4736         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4737             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4738                 pages = present_pages;
4739
4740         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4741 }
4742
4743 /*
4744  * Set up the zone data structures:
4745  *   - mark all pages reserved
4746  *   - mark all memory queues empty
4747  *   - clear the memory bitmaps
4748  *
4749  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4750  */
4751 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4752                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4753                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4754 {
4755         enum zone_type j;
4756         int nid = pgdat->node_id;
4757         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4758         int ret;
4759
4760         pgdat_resize_init(pgdat);
4761 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4762         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4763         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4764         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4765 #endif
4766         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4767         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4768         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4769
4770         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4771                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4772                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4773
4774                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4775                                                   node_end_pfn, zones_size);
4776                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4777                                                                 node_start_pfn,
4778                                                                 node_end_pfn,
4779                                                                 zholes_size);
4780
4781                 /*
4782                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4783                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4784                  * and per-cpu initialisations
4785                  */
4786                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4787                 if (freesize >= memmap_pages) {
4788                         freesize -= memmap_pages;
4789                         if (memmap_pages)
4790                                 printk(KERN_DEBUG
4791                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4792                                        zone_names[j], memmap_pages);
4793                 } else
4794                         printk(KERN_WARNING
4795                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4796                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4797
4798                 /* Account for reserved pages */
4799                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4800                         freesize -= dma_reserve;
4801                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4802                                         zone_names[0], dma_reserve);
4803                 }
4804
4805                 if (!is_highmem_idx(j))
4806                         nr_kernel_pages += freesize;
4807                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4808                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4809                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4810                 nr_all_pages += freesize;
4811
4812                 zone->spanned_pages = size;
4813                 zone->present_pages = realsize;
4814                 /*
4815                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4816                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4817                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4818                  */
4819                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4820 #ifdef CONFIG_NUMA
4821                 zone->node = nid;
4822                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4823                                                 / 100;
4824                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4825 #endif
4826                 zone->name = zone_names[j];
4827                 spin_lock_init(&zone->lock);
4828                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4829                 zone_seqlock_init(zone);
4830                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4831                 zone_pcp_init(zone);
4832
4833                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4834                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4835
4836                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4837                 if (!size)
4838                         continue;
4839
4840                 set_pageblock_order();
4841                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4842                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4843                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4844                 BUG_ON(ret);
4845                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4846                 zone_start_pfn += size;
4847         }
4848 }
4849
4850 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4851 {
4852         /* Skip empty nodes */
4853         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4854                 return;
4855
4856 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4857         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4858         if (!pgdat->node_mem_map) {
4859                 unsigned long size, start, end;
4860                 struct page *map;
4861
4862                 /*
4863                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4864                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4865                  * for the buddy allocator to function correctly.
4866                  */
4867                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4868                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4869                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4870                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4871                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4872                 if (!map)
4873                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
4874                                                                pgdat->node_id);
4875                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4876         }
4877 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4878         /*
4879          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4880          */
4881         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4882                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4883 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4884                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4885                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4886 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4887         }
4888 #endif
4889 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4890 }
4891
4892 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4893                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4894 {
4895         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4896         unsigned long start_pfn = 0;
4897         unsigned long end_pfn = 0;
4898
4899         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4900         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4901
4902         pgdat->node_id = nid;
4903         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4904         init_zone_allows_reclaim(nid);
4905 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4906         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4907 #endif
4908         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4909                                   zones_size, zholes_size);
4910
4911         alloc_node_mem_map(pgdat);
4912 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4913         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4914                 nid, (unsigned long)pgdat,
4915                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4916 #endif
4917
4918         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4919                             zones_size, zholes_size);
4920 }
4921
4922 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4923
4924 #if MAX_NUMNODES > 1
4925 /*
4926  * Figure out the number of possible node ids.
4927  */
4928 void __init setup_nr_node_ids(void)
4929 {
4930         unsigned int node;
4931         unsigned int highest = 0;
4932
4933         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4934                 highest = node;
4935         nr_node_ids = highest + 1;
4936 }
4937 #endif
4938
4939 /**
4940  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4941  *
4942  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4943  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4944  * all the nodes.
4945  *
4946  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4947  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4948  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4949  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4950  *
4951  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4952  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4953  * populated node map.
4954  *
4955  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4956  * requirement (single node).
4957  */
4958 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4959 {
4960         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4961         unsigned long start, end, mask;
4962         int last_nid = -1;
4963         int i, nid;
4964
4965         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4966                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4967                         last_nid = nid;
4968                         last_end = end;
4969                         continue;
4970                 }
4971
4972                 /*
4973                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4974                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4975                  * too coarse to separate the current node from the last.
4976                  */
4977                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4978                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4979                         mask <<= 1;
4980
4981                 /* accumulate all internode masks */
4982                 accl_mask |= mask;
4983         }
4984
4985         /* convert mask to number of pages */
4986         return ~accl_mask + 1;
4987 }
4988
4989 /* Find the lowest pfn for a node */
4990 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4991 {
4992         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4993         unsigned long start_pfn;
4994         int i;
4995
4996         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4997                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4998
4999         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5000                 printk(KERN_WARNING
5001                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5002                 return 0;
5003         }
5004
5005         return min_pfn;
5006 }
5007
5008 /**
5009  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5010  *
5011  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5012  * add_active_range().
5013  */
5014 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5015 {
5016         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5017 }
5018
5019 /*
5020  * early_calculate_totalpages()
5021  * Sum pages in active regions for movable zone.
5022  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5023  */
5024 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5025 {
5026         unsigned long totalpages = 0;
5027         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5028         int i, nid;
5029
5030         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5031                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5032
5033                 totalpages += pages;
5034                 if (pages)
5035                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5036         }
5037         return totalpages;
5038 }
5039
5040 /*
5041  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5042  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5043  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5044  * others
5045  */
5046 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5047 {
5048         int i, nid;
5049         unsigned long usable_startpfn;
5050         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5051         /* save the state before borrow the nodemask */
5052         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5053         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5054         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5055         struct memblock_type *type = &memblock.memory;
5056
5057         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5058         find_usable_zone_for_movable();
5059
5060         /*
5061          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5062          * options.
5063          */
5064         if (movable_node_is_enabled()) {
5065                 for (i = 0; i < type->cnt; i++) {
5066                         if (!memblock_is_hotpluggable(&type->regions[i]))
5067                                 continue;
5068
5069                         nid = type->regions[i].nid;
5070
5071                         usable_startpfn = PFN_DOWN(type->regions[i].base);
5072                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5073                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5074                                 usable_startpfn;
5075                 }
5076
5077                 goto out2;
5078         }
5079
5080         /*
5081          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5082          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5083          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5084          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5085          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5086          * what movablecore would have allowed.
5087          */
5088         if (required_movablecore) {
5089                 unsigned long corepages;
5090
5091                 /*
5092                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5093                  * was requested by the user
5094                  */
5095                 required_movablecore =
5096                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5097                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5098
5099                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5100         }
5101
5102         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5103         if (!required_kernelcore)
5104                 goto out;
5105
5106         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5107         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5108
5109 restart:
5110         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5111         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5112         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5113                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5114
5115                 /*
5116                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5117                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5118                  * amount of memory for the kernel
5119                  */
5120                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5121                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5122
5123                 /*
5124                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5125                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5126                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5127                  */
5128                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5129
5130                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5131                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5132                         unsigned long size_pages;
5133
5134                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5135                         if (start_pfn >= end_pfn)
5136                                 continue;
5137
5138                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5139                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5140                                 unsigned long kernel_pages;
5141                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5142                                                                 - start_pfn;
5143
5144                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5145                                                         kernelcore_remaining);
5146                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5147                                                         required_kernelcore);
5148
5149                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5150                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5151
5152                                         /*
5153                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5154                                          * that if we have to rebalance
5155                                          * kernelcore across nodes, we will
5156                                          * not double account here
5157                                          */
5158                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5159                                         continue;
5160                                 }
5161                                 start_pfn = usable_startpfn;
5162                         }
5163
5164                         /*
5165                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5166                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5167                          * number of pages used as kernelcore
5168                          */
5169                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5170                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5171                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5172                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5173
5174                         /*
5175                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5176                          * break if the kernelcore for this node has been
5177                          * satisfied
5178                          */
5179                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5180                                                                 size_pages);
5181                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5182                         if (!kernelcore_remaining)
5183                                 break;
5184                 }
5185         }
5186
5187         /*
5188          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5189          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5190          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5191          * satisfied
5192          */
5193         usable_nodes--;
5194         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5195                 goto restart;
5196
5197 out2:
5198         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5199         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5200                 zone_movable_pfn[nid] =
5201                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5202
5203 out:
5204         /* restore the node_state */
5205         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5206 }
5207
5208 /* Any regular or high memory on that node ? */
5209 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5210 {
5211         enum zone_type zone_type;
5212
5213         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5214                 return;
5215
5216         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5217                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5218                 if (populated_zone(zone)) {
5219                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5220                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5221                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5222                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5223                         break;
5224                 }
5225         }
5226 }
5227
5228 /**
5229  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5230  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5231  *
5232  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5233  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5234  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5235  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5236  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5237  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5238  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5239  * at arch_max_dma_pfn.
5240  */
5241 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5242 {
5243         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5244         int i, nid;
5245
5246         /* Record where the zone boundaries are */
5247         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5248                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5249         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5250                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5251         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5252         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5253         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5254                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5255                         continue;
5256                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5257                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5258                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5259                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5260         }
5261         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5262         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5263
5264         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5265         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5266         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5267
5268         /* Print out the zone ranges */
5269         printk("Zone ranges:\n");
5270         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5271                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5272                         continue;
5273                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5274                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5275                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5276                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5277                 else
5278                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5279                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5280                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5281                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5282         }
5283
5284         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5285         printk("Movable zone start for each node\n");
5286         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5287                 if (zone_movable_pfn[i])
5288                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5289                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5290         }
5291
5292         /* Print out the early node map */
5293         printk("Early memory node ranges\n");
5294         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5295                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5296                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5297
5298         /* Initialise every node */
5299         mminit_verify_pageflags_layout();
5300         setup_nr_node_ids();
5301         for_each_online_node(nid) {
5302                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5303                 free_area_init_node(nid, NULL,
5304                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5305
5306                 /* Any memory on that node */
5307                 if (pgdat->node_present_pages)
5308                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5309                 check_for_memory(pgdat, nid);
5310         }
5311 }
5312
5313 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5314 {
5315         unsigned long long coremem;
5316         if (!p)
5317                 return -EINVAL;
5318
5319         coremem = memparse(p, &p);
5320         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5321
5322         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5323         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5324
5325         return 0;
5326 }
5327
5328 /*
5329  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5330  * cannot be reclaimed or migrated.
5331  */
5332 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5333 {
5334         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5335 }
5336
5337 /*
5338  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5339  * can be reclaimed or migrated.
5340  */
5341 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5342 {
5343         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5344 }
5345
5346 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5347 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5348
5349 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5350
5351 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5352 {
5353         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5354         page_zone(page)->managed_pages += count;
5355         totalram_pages += count;
5356 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5357         if (PageHighMem(page))
5358                 totalhigh_pages += count;
5359 #endif
5360         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5361 }
5362 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5363
5364 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5365 {
5366         void *pos;
5367         unsigned long pages = 0;
5368
5369         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5370         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5371         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5372                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5373                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5374                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5375         }
5376
5377         if (pages && s)
5378                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5379                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5380
5381         return pages;
5382 }
5383 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5384
5385 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5386 void free_highmem_page(struct page *page)
5387 {
5388         __free_reserved_page(page);
5389         totalram_pages++;
5390         page_zone(page)->managed_pages++;
5391         totalhigh_pages++;
5392 }
5393 #endif
5394
5395
5396 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5397 {
5398         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5399         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5400
5401         physpages = get_num_physpages();
5402         codesize = _etext - _stext;
5403         datasize = _edata - _sdata;
5404         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5405         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5406         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5407         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5408
5409         /*
5410          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5411          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5412          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5413          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5414          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5415          */
5416 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5417         do { \
5418                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5419                         size -= adj; \
5420         } while (0)
5421
5422         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5423                      _sinittext, init_code_size);
5424         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5425         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5426         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5427         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5428
5429 #undef  adj_init_size
5430
5431         printk("Memory: %luK/%luK available "
5432                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5433                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5434 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5435                ", %luK highmem"
5436 #endif
5437                "%s%s)\n",
5438                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5439                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5440                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5441                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5442 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5443                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5444 #endif
5445                str ? ", " : "", str ? str : "");
5446 }
5447
5448 /**
5449  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5450  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5451  *
5452  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5453  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5454  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5455  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5456  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5457  * smaller per-cpu batchsize.
5458  */
5459 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5460 {
5461         dma_reserve = new_dma_reserve;
5462 }
5463
5464 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5465 {
5466         free_area_init_node(0, zones_size,
5467                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5468 }
5469
5470 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5471                                  unsigned long action, void *hcpu)
5472 {
5473         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5474
5475         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5476                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5477                 drain_pages(cpu);
5478
5479                 /*
5480                  * Spill the event counters of the dead processor
5481                  * into the current processors event counters.
5482                  * This artificially elevates the count of the current
5483                  * processor.
5484                  */
5485                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5486
5487                 /*
5488                  * Zero the differential counters of the dead processor
5489                  * so that the vm statistics are consistent.
5490                  *
5491                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5492                  * race with what we are doing.
5493                  */
5494                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5495         }
5496         return NOTIFY_OK;
5497 }
5498
5499 void __init page_alloc_init(void)
5500 {
5501         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5502 }
5503
5504 /*
5505  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5506  *      or min_free_kbytes changes.
5507  */
5508 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5509 {
5510         struct pglist_data *pgdat;
5511         unsigned long reserve_pages = 0;
5512         enum zone_type i, j;
5513
5514         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5515                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5516                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5517                         unsigned long max = 0;
5518
5519                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5520                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5521                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5522                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5523                         }
5524
5525                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5526                         max += high_wmark_pages(zone);
5527
5528                         if (max > zone->managed_pages)
5529                                 max = zone->managed_pages;
5530                         reserve_pages += max;
5531                         /*
5532                          * Lowmem reserves are not available to
5533                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5534                          * kswapd tries to balance zones to their high
5535                          * watermark.  As a result, neither should be
5536                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5537                          * situation where reclaim has to clean pages
5538                          * in order to balance the zones.
5539                          */
5540                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5541                 }
5542         }
5543         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5544         totalreserve_pages = reserve_pages;
5545 }
5546
5547 /*
5548  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5549  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5550  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5551  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5552  */
5553 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5554 {
5555         struct pglist_data *pgdat;
5556         enum zone_type j, idx;
5557
5558         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5559                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5560                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5561                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5562
5563                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5564
5565                         idx = j;
5566                         while (idx) {
5567                                 struct zone *lower_zone;
5568
5569                                 idx--;
5570
5571                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5572                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5573
5574                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5575                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5576                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5577                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5578                         }
5579                 }
5580         }
5581
5582         /* update totalreserve_pages */
5583         calculate_totalreserve_pages();
5584 }
5585
5586 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5587 {
5588         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5589         unsigned long lowmem_pages = 0;
5590         struct zone *zone;
5591         unsigned long flags;
5592
5593         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5594         for_each_zone(zone) {
5595                 if (!is_highmem(zone))
5596                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5597         }
5598
5599         for_each_zone(zone) {
5600                 u64 tmp;
5601
5602                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5603                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5604                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5605                 if (is_highmem(zone)) {
5606                         /*
5607                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5608                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5609                          * value here.
5610                          *
5611                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5612                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5613                          * not be capped for highmem.
5614                          */
5615                         unsigned long min_pages;
5616
5617                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5618                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5619                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5620                 } else {
5621                         /*
5622                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5623                          * proportionate to the zone's size.
5624                          */
5625                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5626                 }
5627
5628                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5629                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5630
5631                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5632                                       high_wmark_pages(zone) -
5633                                       low_wmark_pages(zone) -
5634                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5635
5636                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5637                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5638         }
5639
5640         /* update totalreserve_pages */
5641         calculate_totalreserve_pages();
5642 }
5643
5644 /**
5645  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5646  * or when memory is hot-{added|removed}
5647  *
5648  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5649  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5650  */
5651 void setup_per_zone_wmarks(void)
5652 {
5653         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5654         __setup_per_zone_wmarks();
5655         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5656 }
5657
5658 /*
5659  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5660  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5661  * to be referenced again before it is swapped out.
5662  *
5663  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5664  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5665  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5666  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5667  *
5668  * total     target    max
5669  * memory    ratio     inactive anon
5670  * -------------------------------------
5671  *   10MB       1         5MB
5672  *  100MB       1        50MB
5673  *    1GB       3       250MB
5674  *   10GB      10       0.9GB
5675  *  100GB      31         3GB
5676  *    1TB     101        10GB
5677  *   10TB     320        32GB
5678  */
5679 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5680 {
5681         unsigned int gb, ratio;
5682
5683         /* Zone size in gigabytes */
5684         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5685         if (gb)
5686                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5687         else
5688                 ratio = 1;
5689
5690         zone->inactive_ratio = ratio;
5691 }
5692
5693 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5694 {
5695         struct zone *zone;
5696
5697         for_each_zone(zone)
5698                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5699 }
5700
5701 /*
5702  * Initialise min_free_kbytes.
5703  *
5704  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5705  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5706  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5707  *
5708  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5709  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5710  *
5711  * which yields
5712  *
5713  * 16MB:        512k
5714  * 32MB:        724k
5715  * 64MB:        1024k
5716  * 128MB:       1448k
5717  * 256MB:       2048k
5718  * 512MB:       2896k
5719  * 1024MB:      4096k
5720  * 2048MB:      5792k
5721  * 4096MB:      8192k
5722  * 8192MB:      11584k
5723  * 16384MB:     16384k
5724  */
5725 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5726 {
5727         unsigned long lowmem_kbytes;
5728         int new_min_free_kbytes;
5729
5730         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5731         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5732
5733         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5734                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5735                 if (min_free_kbytes < 128)
5736                         min_free_kbytes = 128;
5737                 if (min_free_kbytes > 65536)
5738                         min_free_kbytes = 65536;
5739         } else {
5740                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5741                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5742         }
5743         setup_per_zone_wmarks();
5744         refresh_zone_stat_thresholds();
5745         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5746         setup_per_zone_inactive_ratio();
5747         return 0;
5748 }
5749 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5750
5751 /*
5752  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5753  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5754  *      changes.
5755  */
5756 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5757         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5758 {
5759         int rc;
5760
5761         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5762         if (rc)
5763                 return rc;
5764
5765         if (write) {
5766                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5767                 setup_per_zone_wmarks();
5768         }
5769         return 0;
5770 }
5771
5772 #ifdef CONFIG_NUMA
5773 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5774         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5775 {
5776         struct zone *zone;
5777         int rc;
5778
5779         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5780         if (rc)
5781                 return rc;
5782
5783         for_each_zone(zone)
5784                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5785                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5786         return 0;
5787 }
5788
5789 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5790         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5791 {
5792         struct zone *zone;
5793         int rc;
5794
5795         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5796         if (rc)
5797                 return rc;
5798
5799         for_each_zone(zone)
5800                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5801                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5802         return 0;
5803 }
5804 #endif
5805
5806 /*
5807  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5808  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5809  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5810  *
5811  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5812  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5813  * if in function of the boot time zone sizes.
5814  */
5815 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5816         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5817 {
5818         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5819         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5820         return 0;
5821 }
5822
5823 /*
5824  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5825  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5826  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5827  */
5828 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5829         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5830 {
5831         struct zone *zone;
5832         unsigned int cpu;
5833         int ret;
5834
5835         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5836         if (!write || (ret < 0))
5837                 return ret;
5838
5839         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5840         for_each_populated_zone(zone) {
5841                 unsigned long  high;
5842                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5843                 for_each_possible_cpu(cpu)
5844                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5845                                          high);
5846         }
5847         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5848         return 0;
5849 }
5850
5851 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5852
5853 #ifdef CONFIG_NUMA
5854 static int __init set_hashdist(char *str)
5855 {
5856         if (!str)
5857                 return 0;
5858         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5859         return 1;
5860 }
5861 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5862 #endif
5863
5864 /*
5865  * allocate a large system hash table from bootmem
5866  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5867  *   quantity of entries
5868  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5869  */
5870 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5871                                      unsigned long bucketsize,
5872                                      unsigned long numentries,
5873                                      int scale,
5874                                      int flags,
5875                                      unsigned int *_hash_shift,
5876                                      unsigned int *_hash_mask,
5877                                      unsigned long low_limit,
5878                                      unsigned long high_limit)
5879 {
5880         unsigned long long max = high_limit;
5881         unsigned long log2qty, size;
5882         void *table = NULL;
5883
5884         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5885         if (!numentries) {
5886                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5887                 numentries = nr_kernel_pages;
5888
5889                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5890                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5891                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5892
5893                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5894                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5895                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5896                 else
5897                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5898
5899                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5900                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5901                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5902                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5903                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5904                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5905                                 BUG_ON(!numentries);
5906                         }
5907                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5908                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5909         }
5910         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5911
5912         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5913         if (max == 0) {
5914                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5915                 do_div(max, bucketsize);
5916         }
5917         max = min(max, 0x80000000ULL);
5918
5919         if (numentries < low_limit)
5920                 numentries = low_limit;
5921         if (numentries > max)
5922                 numentries = max;
5923
5924         log2qty = ilog2(numentries);
5925
5926         do {
5927                 size = bucketsize << log2qty;
5928                 if (flags & HASH_EARLY)
5929                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
5930                 else if (hashdist)
5931                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5932                 else {
5933                         /*
5934                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5935                          * some pages at the end of hash table which
5936                          * alloc_pages_exact() automatically does
5937                          */
5938                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5939                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5940                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5941                         }
5942                 }
5943         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5944
5945         if (!table)
5946                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5947
5948         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5949                tablename,
5950                (1UL << log2qty),
5951                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5952                size);
5953
5954         if (_hash_shift)
5955                 *_hash_shift = log2qty;
5956         if (_hash_mask)
5957                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5958
5959         return table;
5960 }
5961
5962 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5963 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5964                                                         unsigned long pfn)
5965 {
5966 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5967         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5968 #else
5969         return zone->pageblock_flags;
5970 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5971 }
5972
5973 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5974 {
5975 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5976         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5977         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5978 #else
5979         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5980         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5981 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5982 }
5983
5984 /**
5985  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5986  * @page: The page within the block of interest
5987  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5988  * @end_bitidx: The last bit of interest
5989  * returns pageblock_bits flags
5990  */
5991 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5992                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5993 {
5994         struct zone *zone;
5995         unsigned long *bitmap;
5996         unsigned long pfn, bitidx;
5997         unsigned long flags = 0;
5998         unsigned long value = 1;
5999
6000         zone = page_zone(page);
6001         pfn = page_to_pfn(page);
6002         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6003         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6004
6005         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6006                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
6007                         flags |= value;
6008
6009         return flags;
6010 }
6011
6012 /**
6013  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6014  * @page: The page within the block of interest
6015  * @start_bitidx: The first bit of interest
6016  * @end_bitidx: The last bit of interest
6017  * @flags: The flags to set
6018  */
6019 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
6020                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
6021 {
6022         struct zone *zone;
6023         unsigned long *bitmap;
6024         unsigned long pfn, bitidx;
6025         unsigned long value = 1;
6026
6027         zone = page_zone(page);
6028         pfn = page_to_pfn(page);
6029         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6030         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6031         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6032
6033         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
6034                 if (flags & value)
6035                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6036                 else
6037                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
6038 }
6039
6040 /*
6041  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6042  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6043  *
6044  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6045  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6046  * expect this function should be exact.
6047  */
6048 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6049                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6050 {
6051         unsigned long pfn, iter, found;
6052         int mt;
6053
6054         /*
6055          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6056          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6057          */
6058         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6059                 return false;
6060         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6061         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6062                 return false;
6063
6064         pfn = page_to_pfn(page);
6065         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6066                 unsigned long check = pfn + iter;
6067
6068                 if (!pfn_valid_within(check))
6069                         continue;
6070
6071                 page = pfn_to_page(check);
6072
6073                 /*
6074                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6075                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6076                  * handle each tail page individually in migration.
6077                  */
6078                 if (PageHuge(page)) {
6079                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6080                         continue;
6081                 }
6082
6083                 /*
6084                  * We can't use page_count without pin a page
6085                  * because another CPU can free compound page.
6086                  * This check already skips compound tails of THP
6087                  * because their page->_count is zero at all time.
6088                  */
6089                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6090                         if (PageBuddy(page))
6091                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6092                         continue;
6093                 }
6094
6095                 /*
6096                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6097                  * page_count() is not 0.
6098                  */
6099                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6100                         continue;
6101
6102                 if (!PageLRU(page))
6103                         found++;
6104                 /*
6105                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6106                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6107                  * and it still to be fixed.
6108                  */
6109                 /*
6110                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6111                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6112                  *
6113                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6114                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6115                  * page at boot.
6116                  */
6117                 if (found > count)
6118                         return true;
6119         }
6120         return false;
6121 }
6122
6123 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6124 {
6125         struct zone *zone;
6126         unsigned long pfn;
6127
6128         /*
6129          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6130          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6131          * the zone but still within the section.
6132          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6133          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6134          */
6135         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6136                 return false;
6137
6138         zone = page_zone(page);
6139         pfn = page_to_pfn(page);
6140         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6141                 return false;
6142
6143         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6144 }
6145
6146 #ifdef CONFIG_CMA
6147
6148 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6149 {
6150         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6151                              pageblock_nr_pages) - 1);
6152 }
6153
6154 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6155 {
6156         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6157                                 pageblock_nr_pages));
6158 }
6159
6160 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6161 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6162                                         unsigned long start, unsigned long end)
6163 {
6164         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6165         unsigned long nr_reclaimed;
6166         unsigned long pfn = start;
6167         unsigned int tries = 0;
6168         int ret = 0;
6169
6170         migrate_prep();
6171
6172         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6173                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6174                         ret = -EINTR;
6175                         break;
6176                 }
6177
6178                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6179                         cc->nr_migratepages = 0;
6180                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6181                                                          pfn, end, true);
6182                         if (!pfn) {
6183                                 ret = -EINTR;
6184                                 break;
6185                         }
6186                         tries = 0;
6187                 } else if (++tries == 5) {
6188                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6189                         break;
6190                 }
6191
6192                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6193                                                         &cc->migratepages);
6194                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6195
6196                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6197                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6198         }
6199         if (ret < 0) {
6200                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6201                 return ret;
6202         }
6203         return 0;
6204 }
6205
6206 /**
6207  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6208  * @start:      start PFN to allocate
6209  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6210  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6211  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6212  *                      in range must have the same migratetype and it must
6213  *                      be either of the two.
6214  *
6215  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6216  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6217  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6218  * pages fall in.
6219  *
6220  * The PFN range must belong to a single zone.
6221  *
6222  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6223  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6224  * need to be freed with free_contig_range().
6225  */
6226 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6227                        unsigned migratetype)
6228 {
6229         unsigned long outer_start, outer_end;
6230         int ret = 0, order;
6231
6232         struct compact_control cc = {
6233                 .nr_migratepages = 0,
6234                 .order = -1,
6235                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6236                 .sync = true,
6237                 .ignore_skip_hint = true,
6238         };
6239         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6240
6241         /*
6242          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6243          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6244          * have different sizes, and due to the way page allocator
6245          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6246          * that page allocator won't try to merge buddies from
6247          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6248          * other migration type.
6249          *
6250          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6251          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6252          * we are interested in).  This will put all the pages in
6253          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6254          *
6255          * When this is done, we take the pages in range from page
6256          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6257          * page allocator will never consider using them.
6258          *
6259          * This lets us mark the pageblocks back as
6260          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6261          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6262          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6263          */
6264
6265         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6266                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6267                                        false);
6268         if (ret)
6269                 return ret;
6270
6271         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6272         if (ret)
6273                 goto done;
6274
6275         /*
6276          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6277          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6278          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6279          * What we are going to do is to allocate all pages from
6280          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6281          *
6282          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6283          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6284          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6285          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6286          * once this is done free the pages we are not interested in.
6287          *
6288          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6289          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6290          */
6291
6292         lru_add_drain_all();
6293         drain_all_pages();
6294
6295         order = 0;
6296         outer_start = start;
6297         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6298                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6299                         ret = -EBUSY;
6300                         goto done;
6301                 }
6302                 outer_start &= ~0UL << order;
6303         }
6304
6305         /* Make sure the range is really isolated. */
6306         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6307                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6308                        outer_start, end);
6309                 ret = -EBUSY;
6310                 goto done;
6311         }
6312
6313
6314         /* Grab isolated pages from freelists. */
6315         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6316         if (!outer_end) {
6317                 ret = -EBUSY;
6318                 goto done;
6319         }
6320
6321         /* Free head and tail (if any) */
6322         if (start != outer_start)
6323                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6324         if (end != outer_end)
6325                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6326
6327 done:
6328         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6329                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6330         return ret;
6331 }
6332
6333 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6334 {
6335         unsigned int count = 0;
6336
6337         for (; nr_pages--; pfn++) {
6338                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6339
6340                 count += page_count(page) != 1;
6341                 __free_page(page);
6342         }
6343         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6344 }
6345 #endif
6346
6347 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6348 /*
6349  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6350  * page high values need to be recalulated.
6351  */
6352 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6353 {
6354         unsigned cpu;
6355         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6356         for_each_possible_cpu(cpu)
6357                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6358                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6359         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6360 }
6361 #endif
6362
6363 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6364 {
6365         unsigned long flags;
6366         int cpu;
6367         struct per_cpu_pageset *pset;
6368
6369         /* avoid races with drain_pages()  */
6370         local_irq_save(flags);
6371         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6372                 for_each_online_cpu(cpu) {
6373                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6374                         drain_zonestat(zone, pset);
6375                 }
6376                 free_percpu(zone->pageset);
6377                 zone->pageset = &boot_pageset;
6378         }
6379         local_irq_restore(flags);
6380 }
6381
6382 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6383 /*
6384  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6385  */
6386 void
6387 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6388 {
6389         struct page *page;
6390         struct zone *zone;
6391         int order, i;
6392         unsigned long pfn;
6393         unsigned long flags;
6394         /* find the first valid pfn */
6395         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6396                 if (pfn_valid(pfn))
6397                         break;
6398         if (pfn == end_pfn)
6399                 return;
6400         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6401         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6402         pfn = start_pfn;
6403         while (pfn < end_pfn) {
6404                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6405                         pfn++;
6406                         continue;
6407                 }
6408                 page = pfn_to_page(pfn);
6409                 /*
6410                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6411                  * page_count() is not 0.
6412                  */
6413                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6414                         pfn++;
6415                         SetPageReserved(page);
6416                         continue;
6417                 }
6418
6419                 BUG_ON(page_count(page));
6420                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6421                 order = page_order(page);
6422 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6423                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6424                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6425 #endif
6426                 list_del(&page->lru);
6427                 rmv_page_order(page);
6428                 zone->free_area[order].nr_free--;
6429                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6430                         SetPageReserved((page+i));
6431                 pfn += (1 << order);
6432         }
6433         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6434 }
6435 #endif
6436
6437 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6438 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6439 {
6440         struct zone *zone = page_zone(page);
6441         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6442         unsigned long flags;
6443         int order;
6444
6445         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6446         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6447                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6448
6449                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6450                         break;
6451         }
6452         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6453
6454         return order < MAX_ORDER;
6455 }
6456 #endif
6457
6458 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6459         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6460         {1UL << PG_error,               "error"         },
6461         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6462         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6463         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6464         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6465         {1UL << PG_active,              "active"        },
6466         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6467         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6468         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6469         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6470         {1UL << PG_private,             "private"       },
6471         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6472         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6473 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6474         {1UL << PG_head,                "head"          },
6475         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6476 #else
6477         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6478 #endif
6479         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6480         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6481         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6482         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6483         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6484 #ifdef CONFIG_MMU
6485         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6486 #endif
6487 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6488         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6489 #endif
6490 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6491         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6492 #endif
6493 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6494         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6495 #endif
6496 };
6497
6498 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6499 {
6500         const char *delim = "";
6501         unsigned long mask;
6502         int i;
6503
6504         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6505
6506         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6507
6508         /* remove zone id */
6509         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6510
6511         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6512
6513                 mask = pageflag_names[i].mask;
6514                 if ((flags & mask) != mask)
6515                         continue;
6516
6517                 flags &= ~mask;
6518                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6519                 delim = "|";
6520         }
6521
6522         /* check for left over flags */
6523         if (flags)
6524                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6525
6526         printk(")\n");
6527 }
6528
6529 void dump_page_badflags(struct page *page, char *reason, unsigned long badflags)
6530 {
6531         printk(KERN_ALERT
6532                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6533                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6534                 page->mapping, page->index);
6535         dump_page_flags(page->flags);
6536         if (reason)
6537                 pr_alert("page dumped because: %s\n", reason);
6538         if (page->flags & badflags) {
6539                 pr_alert("bad because of flags:\n");
6540                 dump_page_flags(page->flags & badflags);
6541         }
6542         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6543 }
6544
6545 void dump_page(struct page *page, char *reason)
6546 {
6547         dump_page_badflags(page, reason, 0);
6548 }
6549 EXPORT_SYMBOL_GPL(dump_page);