mm: page_alloc: exclude unreclaimable allocations from zone fairness policy
[pandora-kernel.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_cgroup.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <linux/ftrace_event.h>
57 #include <linux/memcontrol.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page-debug-flags.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64
65 #include <asm/sections.h>
66 #include <asm/tlbflush.h>
67 #include <asm/div64.h>
68 #include "internal.h"
69
70 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
71 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
72
73 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
74 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
75 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
76 #endif
77
78 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
79 /*
80  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
81  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
82  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
83  * defined in <linux/topology.h>.
84  */
85 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
86 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
87 #endif
88
89 /*
90  * Array of node states.
91  */
92 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
93         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
94         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
95 #ifndef CONFIG_NUMA
96         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
97 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
98         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
99 #endif
100 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
101         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
102 #endif
103         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
104 #endif  /* NUMA */
105 };
106 EXPORT_SYMBOL(node_states);
107
108 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
109 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
110
111 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
112 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
113 /*
114  * When calculating the number of globally allowed dirty pages, there
115  * is a certain number of per-zone reserves that should not be
116  * considered dirtyable memory.  This is the sum of those reserves
117  * over all existing zones that contribute dirtyable memory.
118  */
119 unsigned long dirty_balance_reserve __read_mostly;
120
121 int percpu_pagelist_fraction;
122 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
123
124 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
125 /*
126  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
127  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
128  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
129  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
130  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
131  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
132  */
133
134 static gfp_t saved_gfp_mask;
135
136 void pm_restore_gfp_mask(void)
137 {
138         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
139         if (saved_gfp_mask) {
140                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
141                 saved_gfp_mask = 0;
142         }
143 }
144
145 void pm_restrict_gfp_mask(void)
146 {
147         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
148         WARN_ON(saved_gfp_mask);
149         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
150         gfp_allowed_mask &= ~GFP_IOFS;
151 }
152
153 bool pm_suspended_storage(void)
154 {
155         if ((gfp_allowed_mask & GFP_IOFS) == GFP_IOFS)
156                 return false;
157         return true;
158 }
159 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
160
161 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
162 int pageblock_order __read_mostly;
163 #endif
164
165 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
166
167 /*
168  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
169  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
170  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
171  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
172  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
173  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
174  *
175  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
176  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
177  */
178 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
179 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
180          256,
181 #endif
182 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
183          256,
184 #endif
185 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
186          32,
187 #endif
188          32,
189 };
190
191 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
192
193 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
194 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
195          "DMA",
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
198          "DMA32",
199 #endif
200          "Normal",
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          "HighMem",
203 #endif
204          "Movable",
205 };
206
207 int min_free_kbytes = 1024;
208 int user_min_free_kbytes;
209
210 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
211 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
212 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
213
214 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
215 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
216 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
217 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
218 static unsigned long __initdata required_movablecore;
219 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
220
221 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
222 int movable_zone;
223 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
224 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
225
226 #if MAX_NUMNODES > 1
227 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
228 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
229 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
230 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
231 #endif
232
233 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
234
235 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
236 {
237         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
238                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
239                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
240
241         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
242                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
243 }
244
245 bool oom_killer_disabled __read_mostly;
246
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
248 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
249 {
250         int ret = 0;
251         unsigned seq;
252         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
253         unsigned long sp, start_pfn;
254
255         do {
256                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
257                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
258                 sp = zone->spanned_pages;
259                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
260                         ret = 1;
261         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
262
263         if (ret)
264                 pr_err("page %lu outside zone [ %lu - %lu ]\n",
265                         pfn, start_pfn, start_pfn + sp);
266
267         return ret;
268 }
269
270 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
271 {
272         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
273                 return 0;
274         if (zone != page_zone(page))
275                 return 0;
276
277         return 1;
278 }
279 /*
280  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
281  */
282 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
283 {
284         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
285                 return 1;
286         if (!page_is_consistent(zone, page))
287                 return 1;
288
289         return 0;
290 }
291 #else
292 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
293 {
294         return 0;
295 }
296 #endif
297
298 static void bad_page(struct page *page)
299 {
300         static unsigned long resume;
301         static unsigned long nr_shown;
302         static unsigned long nr_unshown;
303
304         /* Don't complain about poisoned pages */
305         if (PageHWPoison(page)) {
306                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
307                 return;
308         }
309
310         /*
311          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
312          * or allow a steady drip of one report per second.
313          */
314         if (nr_shown == 60) {
315                 if (time_before(jiffies, resume)) {
316                         nr_unshown++;
317                         goto out;
318                 }
319                 if (nr_unshown) {
320                         printk(KERN_ALERT
321                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
322                                 nr_unshown);
323                         nr_unshown = 0;
324                 }
325                 nr_shown = 0;
326         }
327         if (nr_shown++ == 0)
328                 resume = jiffies + 60 * HZ;
329
330         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
331                 current->comm, page_to_pfn(page));
332         dump_page(page);
333
334         print_modules();
335         dump_stack();
336 out:
337         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
338         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
339         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
340 }
341
342 /*
343  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
344  *
345  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
346  *
347  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
348  *
349  * All pages have PG_compound set.  All tail pages have their ->first_page
350  * pointing at the head page.
351  *
352  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
353  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
354  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
355  */
356
357 static void free_compound_page(struct page *page)
358 {
359         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
360 }
361
362 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
363 {
364         int i;
365         int nr_pages = 1 << order;
366
367         set_compound_page_dtor(page, free_compound_page);
368         set_compound_order(page, order);
369         __SetPageHead(page);
370         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
371                 struct page *p = page + i;
372                 __SetPageTail(p);
373                 set_page_count(p, 0);
374                 p->first_page = page;
375         }
376 }
377
378 /* update __split_huge_page_refcount if you change this function */
379 static int destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
380 {
381         int i;
382         int nr_pages = 1 << order;
383         int bad = 0;
384
385         if (unlikely(compound_order(page) != order)) {
386                 bad_page(page);
387                 bad++;
388         }
389
390         __ClearPageHead(page);
391
392         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
393                 struct page *p = page + i;
394
395                 if (unlikely(!PageTail(p) || (p->first_page != page))) {
396                         bad_page(page);
397                         bad++;
398                 }
399                 __ClearPageTail(p);
400         }
401
402         return bad;
403 }
404
405 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
406 {
407         int i;
408
409         /*
410          * clear_highpage() will use KM_USER0, so it's a bug to use __GFP_ZERO
411          * and __GFP_HIGHMEM from hard or soft interrupt context.
412          */
413         VM_BUG_ON((gfp_flags & __GFP_HIGHMEM) && in_interrupt());
414         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
415                 clear_highpage(page + i);
416 }
417
418 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
419 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
420
421 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
422 {
423         unsigned long res;
424
425         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
426                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
427                 return 0;
428         }
429         _debug_guardpage_minorder = res;
430         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
431         return 0;
432 }
433 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
434
435 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page)
436 {
437         __set_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
438 }
439
440 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page)
441 {
442         __clear_bit(PAGE_DEBUG_FLAG_GUARD, &page->debug_flags);
443 }
444 #else
445 static inline void set_page_guard_flag(struct page *page) { }
446 static inline void clear_page_guard_flag(struct page *page) { }
447 #endif
448
449 static inline void set_page_order(struct page *page, int order)
450 {
451         set_page_private(page, order);
452         __SetPageBuddy(page);
453 }
454
455 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
456 {
457         __ClearPageBuddy(page);
458         set_page_private(page, 0);
459 }
460
461 /*
462  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
463  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
464  *
465  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
466  * the following equation:
467  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
468  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
469  * 1 buddy is #10:
470  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
471  *
472  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
473  * satisfies the following equation:
474  *     P = B & ~(1 << O)
475  *
476  * Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER
477  */
478 static inline unsigned long
479 __find_buddy_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
480 {
481         return page_idx ^ (1 << order);
482 }
483
484 /*
485  * This function checks whether a page is free && is the buddy
486  * we can do coalesce a page and its buddy if
487  * (a) the buddy is not in a hole &&
488  * (b) the buddy is in the buddy system &&
489  * (c) a page and its buddy have the same order &&
490  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
491  *
492  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
493  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
494  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
495  * serialized by zone->lock.
496  *
497  * For recording page's order, we use page_private(page).
498  */
499 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
500                                                                 int order)
501 {
502         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
503                 return 0;
504
505         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
506                 return 0;
507
508         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
509                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
510                 return 1;
511         }
512
513         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
514                 VM_BUG_ON(page_count(buddy) != 0);
515                 return 1;
516         }
517         return 0;
518 }
519
520 /*
521  * Freeing function for a buddy system allocator.
522  *
523  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
524  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
525  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
526  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
527  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
528  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
529  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
530  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
531  * parts of the VM system.
532  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
533  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
534  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
535  * field.
536  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
537  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
538  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
539  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
540  * triggers coalescing into a block of larger size.
541  *
542  * -- nyc
543  */
544
545 static inline void __free_one_page(struct page *page,
546                 struct zone *zone, unsigned int order,
547                 int migratetype)
548 {
549         unsigned long page_idx;
550         unsigned long combined_idx;
551         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
552         struct page *buddy;
553
554         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
555
556         if (unlikely(PageCompound(page)))
557                 if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))
558                         return;
559
560         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
561
562         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
563
564         VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));
565         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
566
567         while (order < MAX_ORDER-1) {
568                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
569                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
570                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
571                         break;
572                 /*
573                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
574                  * merge with it and move up one order.
575                  */
576                 if (page_is_guard(buddy)) {
577                         clear_page_guard_flag(buddy);
578                         set_page_private(page, 0);
579                         __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order,
580                                                   migratetype);
581                 } else {
582                         list_del(&buddy->lru);
583                         zone->free_area[order].nr_free--;
584                         rmv_page_order(buddy);
585                 }
586                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
587                 page = page + (combined_idx - page_idx);
588                 page_idx = combined_idx;
589                 order++;
590         }
591         set_page_order(page, order);
592
593         /*
594          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
595          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
596          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
597          * that is happening, add the free page to the tail of the list
598          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
599          * as a higher order page
600          */
601         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
602                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
603                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
604                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
605                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
606                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
607                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
608                         list_add_tail(&page->lru,
609                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
610                         goto out;
611                 }
612         }
613
614         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
615 out:
616         zone->free_area[order].nr_free++;
617 }
618
619 static inline int free_pages_check(struct page *page)
620 {
621         if (unlikely(page_mapcount(page) |
622                 (page->mapping != NULL)  |
623                 (atomic_read(&page->_count) != 0) |
624                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE) |
625                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
626                 bad_page(page);
627                 return 1;
628         }
629         page_cpupid_reset_last(page);
630         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
631                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
632         return 0;
633 }
634
635 /*
636  * Frees a number of pages from the PCP lists
637  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
638  * count is the number of pages to free.
639  *
640  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
641  * see if this freeing clears that state.
642  *
643  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
644  * pinned" detection logic.
645  */
646 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
647                                         struct per_cpu_pages *pcp)
648 {
649         int migratetype = 0;
650         int batch_free = 0;
651         int to_free = count;
652
653         spin_lock(&zone->lock);
654         zone->pages_scanned = 0;
655
656         while (to_free) {
657                 struct page *page;
658                 struct list_head *list;
659
660                 /*
661                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
662                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
663                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
664                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
665                  * lists
666                  */
667                 do {
668                         batch_free++;
669                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
670                                 migratetype = 0;
671                         list = &pcp->lists[migratetype];
672                 } while (list_empty(list));
673
674                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
675                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
676                         batch_free = to_free;
677
678                 do {
679                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
680
681                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
682                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
683                         list_del(&page->lru);
684                         mt = get_freepage_migratetype(page);
685                         /* MIGRATE_MOVABLE list may include MIGRATE_RESERVEs */
686                         __free_one_page(page, zone, 0, mt);
687                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
688                         if (likely(!is_migrate_isolate_page(page))) {
689                                 __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, 1);
690                                 if (is_migrate_cma(mt))
691                                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES, 1);
692                         }
693                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
694         }
695         spin_unlock(&zone->lock);
696 }
697
698 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order,
699                                 int migratetype)
700 {
701         spin_lock(&zone->lock);
702         zone->pages_scanned = 0;
703
704         __free_one_page(page, zone, order, migratetype);
705         if (unlikely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
706                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
707         spin_unlock(&zone->lock);
708 }
709
710 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
711 {
712         int i;
713         int bad = 0;
714
715         trace_mm_page_free(page, order);
716         kmemcheck_free_shadow(page, order);
717
718         if (PageAnon(page))
719                 page->mapping = NULL;
720         for (i = 0; i < (1 << order); i++)
721                 bad += free_pages_check(page + i);
722         if (bad)
723                 return false;
724
725         if (!PageHighMem(page)) {
726                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
727                                            PAGE_SIZE << order);
728                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
729                                            PAGE_SIZE << order);
730         }
731         arch_free_page(page, order);
732         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
733
734         return true;
735 }
736
737 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
738 {
739         unsigned long flags;
740         int migratetype;
741
742         if (!free_pages_prepare(page, order))
743                 return;
744
745         local_irq_save(flags);
746         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
747         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
748         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
749         free_one_page(page_zone(page), page, order, migratetype);
750         local_irq_restore(flags);
751 }
752
753 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
754 {
755         unsigned int nr_pages = 1 << order;
756         struct page *p = page;
757         unsigned int loop;
758
759         prefetchw(p);
760         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
761                 prefetchw(p + 1);
762                 __ClearPageReserved(p);
763                 set_page_count(p, 0);
764         }
765         __ClearPageReserved(p);
766         set_page_count(p, 0);
767
768         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
769         set_page_refcounted(page);
770         __free_pages(page, order);
771 }
772
773 #ifdef CONFIG_CMA
774 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
775 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
776 {
777         unsigned i = pageblock_nr_pages;
778         struct page *p = page;
779
780         do {
781                 __ClearPageReserved(p);
782                 set_page_count(p, 0);
783         } while (++p, --i);
784
785         set_page_refcounted(page);
786         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
787         __free_pages(page, pageblock_order);
788         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
789 }
790 #endif
791
792 /*
793  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
794  * Please do not alter this order without good reasons and regression
795  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
796  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
797  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
798  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
799  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
800  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
801  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
802  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
803  *
804  * -- nyc
805  */
806 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
807         int low, int high, struct free_area *area,
808         int migratetype)
809 {
810         unsigned long size = 1 << high;
811
812         while (high > low) {
813                 area--;
814                 high--;
815                 size >>= 1;
816                 VM_BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
817
818 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
819                 if (high < debug_guardpage_minorder()) {
820                         /*
821                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
822                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
823                          * Corresponding page table entries will not be touched,
824                          * pages will stay not present in virtual address space
825                          */
826                         INIT_LIST_HEAD(&page[size].lru);
827                         set_page_guard_flag(&page[size]);
828                         set_page_private(&page[size], high);
829                         /* Guard pages are not available for any usage */
830                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << high),
831                                                   migratetype);
832                         continue;
833                 }
834 #endif
835                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
836                 area->nr_free++;
837                 set_page_order(&page[size], high);
838         }
839 }
840
841 /*
842  * This page is about to be returned from the page allocator
843  */
844 static inline int check_new_page(struct page *page)
845 {
846         if (unlikely(page_mapcount(page) |
847                 (page->mapping != NULL)  |
848                 (atomic_read(&page->_count) != 0)  |
849                 (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP) |
850                 (mem_cgroup_bad_page_check(page)))) {
851                 bad_page(page);
852                 return 1;
853         }
854         return 0;
855 }
856
857 static int prep_new_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
858 {
859         int i;
860
861         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
862                 struct page *p = page + i;
863                 if (unlikely(check_new_page(p)))
864                         return 1;
865         }
866
867         set_page_private(page, 0);
868         set_page_refcounted(page);
869
870         arch_alloc_page(page, order);
871         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
872
873         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
874                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
875
876         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
877                 prep_compound_page(page, order);
878
879         return 0;
880 }
881
882 /*
883  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
884  * the smallest available page from the freelists
885  */
886 static inline
887 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
888                                                 int migratetype)
889 {
890         unsigned int current_order;
891         struct free_area *area;
892         struct page *page;
893
894         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
895         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
896                 area = &(zone->free_area[current_order]);
897                 if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
898                         continue;
899
900                 page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
901                                                         struct page, lru);
902                 list_del(&page->lru);
903                 rmv_page_order(page);
904                 area->nr_free--;
905                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
906                 return page;
907         }
908
909         return NULL;
910 }
911
912
913 /*
914  * This array describes the order lists are fallen back to when
915  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
916  */
917 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
918         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
919         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
920 #ifdef CONFIG_CMA
921         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },
922         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
923 #else
924         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
925 #endif
926         [MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
927 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
928         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
929 #endif
930 };
931
932 /*
933  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
934  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
935  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
936  */
937 int move_freepages(struct zone *zone,
938                           struct page *start_page, struct page *end_page,
939                           int migratetype)
940 {
941         struct page *page;
942         unsigned long order;
943         int pages_moved = 0;
944
945 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
946         /*
947          * page_zone is not safe to call in this context when
948          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
949          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
950          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
951          * grouping pages by mobility
952          */
953         BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
954 #endif
955
956         for (page = start_page; page <= end_page;) {
957                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
958                 VM_BUG_ON(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone));
959
960                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
961                         page++;
962                         continue;
963                 }
964
965                 if (!PageBuddy(page)) {
966                         page++;
967                         continue;
968                 }
969
970                 order = page_order(page);
971                 list_move(&page->lru,
972                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
973                 set_freepage_migratetype(page, migratetype);
974                 page += 1 << order;
975                 pages_moved += 1 << order;
976         }
977
978         return pages_moved;
979 }
980
981 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
982                                 int migratetype)
983 {
984         unsigned long start_pfn, end_pfn;
985         struct page *start_page, *end_page;
986
987         start_pfn = page_to_pfn(page);
988         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
989         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
990         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
991         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
992
993         /* Do not cross zone boundaries */
994         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
995                 start_page = page;
996         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
997                 return 0;
998
999         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1000 }
1001
1002 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1003                                         int start_order, int migratetype)
1004 {
1005         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1006
1007         while (nr_pageblocks--) {
1008                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1009                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * If breaking a large block of pages, move all free pages to the preferred
1015  * allocation list. If falling back for a reclaimable kernel allocation, be
1016  * more aggressive about taking ownership of free pages.
1017  *
1018  * On the other hand, never change migration type of MIGRATE_CMA pageblocks
1019  * nor move CMA pages to different free lists. We don't want unmovable pages
1020  * to be allocated from MIGRATE_CMA areas.
1021  *
1022  * Returns the new migratetype of the pageblock (or the same old migratetype
1023  * if it was unchanged).
1024  */
1025 static int try_to_steal_freepages(struct zone *zone, struct page *page,
1026                                   int start_type, int fallback_type)
1027 {
1028         int current_order = page_order(page);
1029
1030         /*
1031          * When borrowing from MIGRATE_CMA, we need to release the excess
1032          * buddy pages to CMA itself.
1033          */
1034         if (is_migrate_cma(fallback_type))
1035                 return fallback_type;
1036
1037         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1038         if (current_order >= pageblock_order) {
1039                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1040                 return start_type;
1041         }
1042
1043         if (current_order >= pageblock_order / 2 ||
1044             start_type == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1045             page_group_by_mobility_disabled) {
1046                 int pages;
1047
1048                 pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1049
1050                 /* Claim the whole block if over half of it is free */
1051                 if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1052                                 page_group_by_mobility_disabled) {
1053
1054                         set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1055                         return start_type;
1056                 }
1057
1058         }
1059
1060         return fallback_type;
1061 }
1062
1063 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1064 static inline struct page *
1065 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
1066 {
1067         struct free_area *area;
1068         int current_order;
1069         struct page *page;
1070         int migratetype, new_type, i;
1071
1072         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1073         for (current_order = MAX_ORDER-1; current_order >= order;
1074                                                 --current_order) {
1075                 for (i = 0;; i++) {
1076                         migratetype = fallbacks[start_migratetype][i];
1077
1078                         /* MIGRATE_RESERVE handled later if necessary */
1079                         if (migratetype == MIGRATE_RESERVE)
1080                                 break;
1081
1082                         area = &(zone->free_area[current_order]);
1083                         if (list_empty(&area->free_list[migratetype]))
1084                                 continue;
1085
1086                         page = list_entry(area->free_list[migratetype].next,
1087                                         struct page, lru);
1088                         area->nr_free--;
1089
1090                         new_type = try_to_steal_freepages(zone, page,
1091                                                           start_migratetype,
1092                                                           migratetype);
1093
1094                         /* Remove the page from the freelists */
1095                         list_del(&page->lru);
1096                         rmv_page_order(page);
1097
1098                         expand(zone, page, order, current_order, area,
1099                                new_type);
1100
1101                         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1102                                 start_migratetype, migratetype, new_type);
1103
1104                         return page;
1105                 }
1106         }
1107
1108         return NULL;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1113  * Call me with the zone->lock already held.
1114  */
1115 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1116                                                 int migratetype)
1117 {
1118         struct page *page;
1119
1120 retry_reserve:
1121         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1122
1123         if (unlikely(!page) && migratetype != MIGRATE_RESERVE) {
1124                 page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1125
1126                 /*
1127                  * Use MIGRATE_RESERVE rather than fail an allocation. goto
1128                  * is used because __rmqueue_smallest is an inline function
1129                  * and we want just one call site
1130                  */
1131                 if (!page) {
1132                         migratetype = MIGRATE_RESERVE;
1133                         goto retry_reserve;
1134                 }
1135         }
1136
1137         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1138         return page;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1143  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1144  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1145  */
1146 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1147                         unsigned long count, struct list_head *list,
1148                         int migratetype, int cold)
1149 {
1150         int mt = migratetype, i;
1151
1152         spin_lock(&zone->lock);
1153         for (i = 0; i < count; ++i) {
1154                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1155                 if (unlikely(page == NULL))
1156                         break;
1157
1158                 /*
1159                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1160                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1161                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1162                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1163                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1164                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1165                  * properly.
1166                  */
1167                 if (likely(cold == 0))
1168                         list_add(&page->lru, list);
1169                 else
1170                         list_add_tail(&page->lru, list);
1171                 if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
1172                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1173                         if (!is_migrate_cma(mt) && !is_migrate_isolate(mt))
1174                                 mt = migratetype;
1175                 }
1176                 set_freepage_migratetype(page, mt);
1177                 list = &page->lru;
1178                 if (is_migrate_cma(mt))
1179                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1180                                               -(1 << order));
1181         }
1182         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1183         spin_unlock(&zone->lock);
1184         return i;
1185 }
1186
1187 #ifdef CONFIG_NUMA
1188 /*
1189  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1190  * currently executing processor on remote nodes after they have
1191  * expired.
1192  *
1193  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1194  * a single processor.
1195  */
1196 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1197 {
1198         unsigned long flags;
1199         int to_drain;
1200         unsigned long batch;
1201
1202         local_irq_save(flags);
1203         batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1204         if (pcp->count >= batch)
1205                 to_drain = batch;
1206         else
1207                 to_drain = pcp->count;
1208         if (to_drain > 0) {
1209                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1210                 pcp->count -= to_drain;
1211         }
1212         local_irq_restore(flags);
1213 }
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * Drain pages of the indicated processor.
1218  *
1219  * The processor must either be the current processor and the
1220  * thread pinned to the current processor or a processor that
1221  * is not online.
1222  */
1223 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1224 {
1225         unsigned long flags;
1226         struct zone *zone;
1227
1228         for_each_populated_zone(zone) {
1229                 struct per_cpu_pageset *pset;
1230                 struct per_cpu_pages *pcp;
1231
1232                 local_irq_save(flags);
1233                 pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1234
1235                 pcp = &pset->pcp;
1236                 if (pcp->count) {
1237                         free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1238                         pcp->count = 0;
1239                 }
1240                 local_irq_restore(flags);
1241         }
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1246  */
1247 void drain_local_pages(void *arg)
1248 {
1249         drain_pages(smp_processor_id());
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1254  *
1255  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1256  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1257  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1258  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1259  * before the call to on_each_cpu_mask().
1260  */
1261 void drain_all_pages(void)
1262 {
1263         int cpu;
1264         struct per_cpu_pageset *pcp;
1265         struct zone *zone;
1266
1267         /*
1268          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1269          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1270          */
1271         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1272
1273         /*
1274          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1275          * as offline notification will cause the notified
1276          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1277          * disables preemption as part of its processing
1278          */
1279         for_each_online_cpu(cpu) {
1280                 bool has_pcps = false;
1281                 for_each_populated_zone(zone) {
1282                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1283                         if (pcp->pcp.count) {
1284                                 has_pcps = true;
1285                                 break;
1286                         }
1287                 }
1288                 if (has_pcps)
1289                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1290                 else
1291                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
1292         }
1293         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, drain_local_pages, NULL, 1);
1294 }
1295
1296 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
1297
1298 void mark_free_pages(struct zone *zone)
1299 {
1300         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
1301         unsigned long flags;
1302         int order, t;
1303         struct list_head *curr;
1304
1305         if (zone_is_empty(zone))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1309
1310         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
1311         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
1312                 if (pfn_valid(pfn)) {
1313                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1314
1315                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
1316                                 swsusp_unset_page_free(page);
1317                 }
1318
1319         for_each_migratetype_order(order, t) {
1320                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list[t]) {
1321                         unsigned long i;
1322
1323                         pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
1324                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
1325                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
1326                 }
1327         }
1328         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_PM */
1331
1332 /*
1333  * Free a 0-order page
1334  * cold == 1 ? free a cold page : free a hot page
1335  */
1336 void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
1337 {
1338         struct zone *zone = page_zone(page);
1339         struct per_cpu_pages *pcp;
1340         unsigned long flags;
1341         int migratetype;
1342
1343         if (!free_pages_prepare(page, 0))
1344                 return;
1345
1346         migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
1347         set_freepage_migratetype(page, migratetype);
1348         local_irq_save(flags);
1349         __count_vm_event(PGFREE);
1350
1351         /*
1352          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
1353          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
1354          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
1355          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
1356          * excessively into the page allocator
1357          */
1358         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
1359                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
1360                         free_one_page(zone, page, 0, migratetype);
1361                         goto out;
1362                 }
1363                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
1364         }
1365
1366         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1367         if (cold)
1368                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1369         else
1370                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
1371         pcp->count++;
1372         if (pcp->count >= pcp->high) {
1373                 unsigned long batch = ACCESS_ONCE(pcp->batch);
1374                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
1375                 pcp->count -= batch;
1376         }
1377
1378 out:
1379         local_irq_restore(flags);
1380 }
1381
1382 /*
1383  * Free a list of 0-order pages
1384  */
1385 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, int cold)
1386 {
1387         struct page *page, *next;
1388
1389         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
1390                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
1391                 free_hot_cold_page(page, cold);
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
1397  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
1398  * Each sub-page must be freed individually.
1399  *
1400  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1401  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1402  */
1403 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
1404 {
1405         int i;
1406
1407         VM_BUG_ON(PageCompound(page));
1408         VM_BUG_ON(!page_count(page));
1409
1410 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
1411         /*
1412          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
1413          * otherwise free the whole shadow.
1414          */
1415         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
1416                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
1417 #endif
1418
1419         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
1420                 set_page_refcounted(page + i);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
1423
1424 static int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
1425 {
1426         unsigned long watermark;
1427         struct zone *zone;
1428         int mt;
1429
1430         BUG_ON(!PageBuddy(page));
1431
1432         zone = page_zone(page);
1433         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1434
1435         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
1436                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
1437                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
1438                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
1439                         return 0;
1440
1441                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1442         }
1443
1444         /* Remove page from free list */
1445         list_del(&page->lru);
1446         zone->free_area[order].nr_free--;
1447         rmv_page_order(page);
1448
1449         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
1450         if (order >= pageblock_order - 1) {
1451                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
1452                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
1453                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
1454                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
1455                                 set_pageblock_migratetype(page,
1456                                                           MIGRATE_MOVABLE);
1457                 }
1458         }
1459
1460         return 1UL << order;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
1465  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
1466  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
1467  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
1468  * are enabled.
1469  *
1470  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
1471  * Please consult with lkml before using this in your driver.
1472  */
1473 int split_free_page(struct page *page)
1474 {
1475         unsigned int order;
1476         int nr_pages;
1477
1478         order = page_order(page);
1479
1480         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
1481         if (!nr_pages)
1482                 return 0;
1483
1484         /* Split into individual pages */
1485         set_page_refcounted(page);
1486         split_page(page, order);
1487         return nr_pages;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
1492  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
1493  * or two.
1494  */
1495 static inline
1496 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
1497                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags,
1498                         int migratetype)
1499 {
1500         unsigned long flags;
1501         struct page *page;
1502         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
1503
1504 again:
1505         if (likely(order == 0)) {
1506                 struct per_cpu_pages *pcp;
1507                 struct list_head *list;
1508
1509                 local_irq_save(flags);
1510                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
1511                 list = &pcp->lists[migratetype];
1512                 if (list_empty(list)) {
1513                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
1514                                         pcp->batch, list,
1515                                         migratetype, cold);
1516                         if (unlikely(list_empty(list)))
1517                                 goto failed;
1518                 }
1519
1520                 if (cold)
1521                         page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
1522                 else
1523                         page = list_entry(list->next, struct page, lru);
1524
1525                 list_del(&page->lru);
1526                 pcp->count--;
1527         } else {
1528                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
1529                         /*
1530                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
1531                          *
1532                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
1533                          * properly detect and handle allocation failures.
1534                          *
1535                          * We most definitely don't want callers attempting to
1536                          * allocate greater than order-1 page units with
1537                          * __GFP_NOFAIL.
1538                          */
1539                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
1540                 }
1541                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1542                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1543                 spin_unlock(&zone->lock);
1544                 if (!page)
1545                         goto failed;
1546                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1547                                           get_pageblock_migratetype(page));
1548         }
1549
1550         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
1551         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
1552         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
1553         local_irq_restore(flags);
1554
1555         VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));
1556         if (prep_new_page(page, order, gfp_flags))
1557                 goto again;
1558         return page;
1559
1560 failed:
1561         local_irq_restore(flags);
1562         return NULL;
1563 }
1564
1565 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
1566
1567 static struct {
1568         struct fault_attr attr;
1569
1570         u32 ignore_gfp_highmem;
1571         u32 ignore_gfp_wait;
1572         u32 min_order;
1573 } fail_page_alloc = {
1574         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
1575         .ignore_gfp_wait = 1,
1576         .ignore_gfp_highmem = 1,
1577         .min_order = 1,
1578 };
1579
1580 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
1581 {
1582         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
1583 }
1584 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
1585
1586 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1587 {
1588         if (order < fail_page_alloc.min_order)
1589                 return false;
1590         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1591                 return false;
1592         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
1593                 return false;
1594         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_wait && (gfp_mask & __GFP_WAIT))
1595                 return false;
1596
1597         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
1598 }
1599
1600 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
1601
1602 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
1603 {
1604         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
1605         struct dentry *dir;
1606
1607         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
1608                                         &fail_page_alloc.attr);
1609         if (IS_ERR(dir))
1610                 return PTR_ERR(dir);
1611
1612         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
1613                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_wait))
1614                 goto fail;
1615         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
1616                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
1617                 goto fail;
1618         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
1619                                 &fail_page_alloc.min_order))
1620                 goto fail;
1621
1622         return 0;
1623 fail:
1624         debugfs_remove_recursive(dir);
1625
1626         return -ENOMEM;
1627 }
1628
1629 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
1630
1631 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
1632
1633 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1634
1635 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1636 {
1637         return false;
1638 }
1639
1640 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
1641
1642 /*
1643  * Return true if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
1644  * of the allocation.
1645  */
1646 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1647                       int classzone_idx, int alloc_flags, long free_pages)
1648 {
1649         /* free_pages my go negative - that's OK */
1650         long min = mark;
1651         long lowmem_reserve = z->lowmem_reserve[classzone_idx];
1652         int o;
1653         long free_cma = 0;
1654
1655         free_pages -= (1 << order) - 1;
1656         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
1657                 min -= min / 2;
1658         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
1659                 min -= min / 4;
1660 #ifdef CONFIG_CMA
1661         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
1662         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
1663                 free_cma = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
1664 #endif
1665
1666         if (free_pages - free_cma <= min + lowmem_reserve)
1667                 return false;
1668         for (o = 0; o < order; o++) {
1669                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
1670                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
1671
1672                 /* Require fewer higher order pages to be free */
1673                 min >>= 1;
1674
1675                 if (free_pages <= min)
1676                         return false;
1677         }
1678         return true;
1679 }
1680
1681 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1682                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1683 {
1684         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1685                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
1686 }
1687
1688 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
1689                       int classzone_idx, int alloc_flags)
1690 {
1691         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
1692
1693         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
1694                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
1695
1696         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
1697                                                                 free_pages);
1698 }
1699
1700 #ifdef CONFIG_NUMA
1701 /*
1702  * zlc_setup - Setup for "zonelist cache".  Uses cached zone data to
1703  * skip over zones that are not allowed by the cpuset, or that have
1704  * been recently (in last second) found to be nearly full.  See further
1705  * comments in mmzone.h.  Reduces cache footprint of zonelist scans
1706  * that have to skip over a lot of full or unallowed zones.
1707  *
1708  * If the zonelist cache is present in the passed zonelist, then
1709  * returns a pointer to the allowed node mask (either the current
1710  * tasks mems_allowed, or node_states[N_MEMORY].)
1711  *
1712  * If the zonelist cache is not available for this zonelist, does
1713  * nothing and returns NULL.
1714  *
1715  * If the fullzones BITMAP in the zonelist cache is stale (more than
1716  * a second since last zap'd) then we zap it out (clear its bits.)
1717  *
1718  * We hold off even calling zlc_setup, until after we've checked the
1719  * first zone in the zonelist, on the theory that most allocations will
1720  * be satisfied from that first zone, so best to examine that zone as
1721  * quickly as we can.
1722  */
1723 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1724 {
1725         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1726         nodemask_t *allowednodes;       /* zonelist_cache approximation */
1727
1728         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1729         if (!zlc)
1730                 return NULL;
1731
1732         if (time_after(jiffies, zlc->last_full_zap + HZ)) {
1733                 bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1734                 zlc->last_full_zap = jiffies;
1735         }
1736
1737         allowednodes = !in_interrupt() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) ?
1738                                         &cpuset_current_mems_allowed :
1739                                         &node_states[N_MEMORY];
1740         return allowednodes;
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Given 'z' scanning a zonelist, run a couple of quick checks to see
1745  * if it is worth looking at further for free memory:
1746  *  1) Check that the zone isn't thought to be full (doesn't have its
1747  *     bit set in the zonelist_cache fullzones BITMAP).
1748  *  2) Check that the zones node (obtained from the zonelist_cache
1749  *     z_to_n[] mapping) is allowed in the passed in allowednodes mask.
1750  * Return true (non-zero) if zone is worth looking at further, or
1751  * else return false (zero) if it is not.
1752  *
1753  * This check -ignores- the distinction between various watermarks,
1754  * such as GFP_HIGH, GFP_ATOMIC, PF_MEMALLOC, ...  If a zone is
1755  * found to be full for any variation of these watermarks, it will
1756  * be considered full for up to one second by all requests, unless
1757  * we are so low on memory on all allowed nodes that we are forced
1758  * into the second scan of the zonelist.
1759  *
1760  * In the second scan we ignore this zonelist cache and exactly
1761  * apply the watermarks to all zones, even it is slower to do so.
1762  * We are low on memory in the second scan, and should leave no stone
1763  * unturned looking for a free page.
1764  */
1765 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1766                                                 nodemask_t *allowednodes)
1767 {
1768         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1769         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1770         int n;                          /* node that zone *z is on */
1771
1772         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1773         if (!zlc)
1774                 return 1;
1775
1776         i = z - zonelist->_zonerefs;
1777         n = zlc->z_to_n[i];
1778
1779         /* This zone is worth trying if it is allowed but not full */
1780         return node_isset(n, *allowednodes) && !test_bit(i, zlc->fullzones);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Given 'z' scanning a zonelist, set the corresponding bit in
1785  * zlc->fullzones, so that subsequent attempts to allocate a page
1786  * from that zone don't waste time re-examining it.
1787  */
1788 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1789 {
1790         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1791         int i;                          /* index of *z in zonelist zones */
1792
1793         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1794         if (!zlc)
1795                 return;
1796
1797         i = z - zonelist->_zonerefs;
1798
1799         set_bit(i, zlc->fullzones);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * clear all zones full, called after direct reclaim makes progress so that
1804  * a zone that was recently full is not skipped over for up to a second
1805  */
1806 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1807 {
1808         struct zonelist_cache *zlc;     /* cached zonelist speedup info */
1809
1810         zlc = zonelist->zlcache_ptr;
1811         if (!zlc)
1812                 return;
1813
1814         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
1815 }
1816
1817 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1818 {
1819         return node_distance(local_zone->node, zone->node) == LOCAL_DISTANCE;
1820 }
1821
1822 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1823 {
1824         return node_isset(local_zone->node, zone->zone_pgdat->reclaim_nodes);
1825 }
1826
1827 static void __paginginit init_zone_allows_reclaim(int nid)
1828 {
1829         int i;
1830
1831         for_each_online_node(i)
1832                 if (node_distance(nid, i) <= RECLAIM_DISTANCE)
1833                         node_set(i, NODE_DATA(nid)->reclaim_nodes);
1834                 else
1835                         zone_reclaim_mode = 1;
1836 }
1837
1838 #else   /* CONFIG_NUMA */
1839
1840 static nodemask_t *zlc_setup(struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
1841 {
1842         return NULL;
1843 }
1844
1845 static int zlc_zone_worth_trying(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z,
1846                                 nodemask_t *allowednodes)
1847 {
1848         return 1;
1849 }
1850
1851 static void zlc_mark_zone_full(struct zonelist *zonelist, struct zoneref *z)
1852 {
1853 }
1854
1855 static void zlc_clear_zones_full(struct zonelist *zonelist)
1856 {
1857 }
1858
1859 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1860 {
1861         return true;
1862 }
1863
1864 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
1865 {
1866         return true;
1867 }
1868
1869 static inline void init_zone_allows_reclaim(int nid)
1870 {
1871 }
1872 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1873
1874 /*
1875  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
1876  * a page.
1877  */
1878 static struct page *
1879 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, unsigned int order,
1880                 struct zonelist *zonelist, int high_zoneidx, int alloc_flags,
1881                 struct zone *preferred_zone, int migratetype)
1882 {
1883         struct zoneref *z;
1884         struct page *page = NULL;
1885         int classzone_idx;
1886         struct zone *zone;
1887         nodemask_t *allowednodes = NULL;/* zonelist_cache approximation */
1888         int zlc_active = 0;             /* set if using zonelist_cache */
1889         int did_zlc_setup = 0;          /* just call zlc_setup() one time */
1890
1891         classzone_idx = zone_idx(preferred_zone);
1892 zonelist_scan:
1893         /*
1894          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
1895          * See also __cpuset_node_allowed_softwall() comment in kernel/cpuset.c.
1896          */
1897         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
1898                                                 high_zoneidx, nodemask) {
1899                 unsigned long mark;
1900
1901                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1902                         !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1903                                 continue;
1904                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
1905                         !cpuset_zone_allowed_softwall(zone, gfp_mask))
1906                                 continue;
1907                 BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
1908                 if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS))
1909                         goto try_this_zone;
1910                 /*
1911                  * Distribute pages in proportion to the individual
1912                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
1913                  * page was allocated in should have no effect on the
1914                  * time the page has in memory before being reclaimed.
1915                  *
1916                  * When zone_reclaim_mode is enabled, try to stay in
1917                  * local zones in the fastpath.  If that fails, the
1918                  * slowpath is entered, which will do another pass
1919                  * starting with the local zones, but ultimately fall
1920                  * back to remote zones that do not partake in the
1921                  * fairness round-robin cycle of this zonelist.
1922                  */
1923                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1924                     (gfp_mask & GFP_MOVABLE_MASK)) {
1925                         if (zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH) <= 0)
1926                                 continue;
1927                         if (zone_reclaim_mode &&
1928                             !zone_local(preferred_zone, zone))
1929                                 continue;
1930                 }
1931                 /*
1932                  * When allocating a page cache page for writing, we
1933                  * want to get it from a zone that is within its dirty
1934                  * limit, such that no single zone holds more than its
1935                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
1936                  * The dirty limits take into account the zone's
1937                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
1938                  * should be able to balance it without having to
1939                  * write pages from its LRU list.
1940                  *
1941                  * This may look like it could increase pressure on
1942                  * lower zones by failing allocations in higher zones
1943                  * before they are full.  But the pages that do spill
1944                  * over are limited as the lower zones are protected
1945                  * by this very same mechanism.  It should not become
1946                  * a practical burden to them.
1947                  *
1948                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
1949                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
1950                  * (ALLOC_WMARK_LOW unset) before going into reclaim,
1951                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
1952                  * zones are together not big enough to reach the
1953                  * global limit.  The proper fix for these situations
1954                  * will require awareness of zones in the
1955                  * dirty-throttling and the flusher threads.
1956                  */
1957                 if ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW) &&
1958                     (gfp_mask & __GFP_WRITE) && !zone_dirty_ok(zone))
1959                         goto this_zone_full;
1960
1961                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
1962                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
1963                                        classzone_idx, alloc_flags)) {
1964                         int ret;
1965
1966                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
1967                                         !did_zlc_setup && nr_online_nodes > 1) {
1968                                 /*
1969                                  * we do zlc_setup if there are multiple nodes
1970                                  * and before considering the first zone allowed
1971                                  * by the cpuset.
1972                                  */
1973                                 allowednodes = zlc_setup(zonelist, alloc_flags);
1974                                 zlc_active = 1;
1975                                 did_zlc_setup = 1;
1976                         }
1977
1978                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
1979                             !zone_allows_reclaim(preferred_zone, zone))
1980                                 goto this_zone_full;
1981
1982                         /*
1983                          * As we may have just activated ZLC, check if the first
1984                          * eligible zone has failed zone_reclaim recently.
1985                          */
1986                         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && zlc_active &&
1987                                 !zlc_zone_worth_trying(zonelist, z, allowednodes))
1988                                 continue;
1989
1990                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
1991                         switch (ret) {
1992                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
1993                                 /* did not scan */
1994                                 continue;
1995                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
1996                                 /* scanned but unreclaimable */
1997                                 continue;
1998                         default:
1999                                 /* did we reclaim enough */
2000                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2001                                                 classzone_idx, alloc_flags))
2002                                         goto try_this_zone;
2003
2004                                 /*
2005                                  * Failed to reclaim enough to meet watermark.
2006                                  * Only mark the zone full if checking the min
2007                                  * watermark or if we failed to reclaim just
2008                                  * 1<<order pages or else the page allocator
2009                                  * fastpath will prematurely mark zones full
2010                                  * when the watermark is between the low and
2011                                  * min watermarks.
2012                                  */
2013                                 if (((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == ALLOC_WMARK_MIN) ||
2014                                     ret == ZONE_RECLAIM_SOME)
2015                                         goto this_zone_full;
2016
2017                                 continue;
2018                         }
2019                 }
2020
2021 try_this_zone:
2022                 page = buffered_rmqueue(preferred_zone, zone, order,
2023                                                 gfp_mask, migratetype);
2024                 if (page)
2025                         break;
2026 this_zone_full:
2027                 if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2028                         zlc_mark_zone_full(zonelist, z);
2029         }
2030
2031         if (unlikely(IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && page == NULL && zlc_active)) {
2032                 /* Disable zlc cache for second zonelist scan */
2033                 zlc_active = 0;
2034                 goto zonelist_scan;
2035         }
2036
2037         if (page)
2038                 /*
2039                  * page->pfmemalloc is set when ALLOC_NO_WATERMARKS was
2040                  * necessary to allocate the page. The expectation is
2041                  * that the caller is taking steps that will free more
2042                  * memory. The caller should avoid the page being used
2043                  * for !PFMEMALLOC purposes.
2044                  */
2045                 page->pfmemalloc = !!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2046
2047         return page;
2048 }
2049
2050 /*
2051  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2052  * meminfo in irq context.
2053  */
2054 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2055 {
2056         bool ret = false;
2057
2058 #if NODES_SHIFT > 8
2059         ret = in_interrupt();
2060 #endif
2061         return ret;
2062 }
2063
2064 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2065                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2066                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2067
2068 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, int order, const char *fmt, ...)
2069 {
2070         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2071
2072         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2073             debug_guardpage_minorder() > 0)
2074                 return;
2075
2076         /*
2077          * Walking all memory to count page types is very expensive and should
2078          * be inhibited in non-blockable contexts.
2079          */
2080         if (!(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2081                 filter |= SHOW_MEM_FILTER_PAGE_COUNT;
2082
2083         /*
2084          * This documents exceptions given to allocations in certain
2085          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2086          * of allowed nodes.
2087          */
2088         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2089                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2090                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2091                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2092         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_WAIT))
2093                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2094
2095         if (fmt) {
2096                 struct va_format vaf;
2097                 va_list args;
2098
2099                 va_start(args, fmt);
2100
2101                 vaf.fmt = fmt;
2102                 vaf.va = &args;
2103
2104                 pr_warn("%pV", &vaf);
2105
2106                 va_end(args);
2107         }
2108
2109         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%d, mode:0x%x\n",
2110                 current->comm, order, gfp_mask);
2111
2112         dump_stack();
2113         if (!should_suppress_show_mem())
2114                 show_mem(filter);
2115 }
2116
2117 static inline int
2118 should_alloc_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2119                                 unsigned long did_some_progress,
2120                                 unsigned long pages_reclaimed)
2121 {
2122         /* Do not loop if specifically requested */
2123         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
2124                 return 0;
2125
2126         /* Always retry if specifically requested */
2127         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2128                 return 1;
2129
2130         /*
2131          * Suspend converts GFP_KERNEL to __GFP_WAIT which can prevent reclaim
2132          * making forward progress without invoking OOM. Suspend also disables
2133          * storage devices so kswapd will not help. Bail if we are suspending.
2134          */
2135         if (!did_some_progress && pm_suspended_storage())
2136                 return 0;
2137
2138         /*
2139          * In this implementation, order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER
2140          * means __GFP_NOFAIL, but that may not be true in other
2141          * implementations.
2142          */
2143         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2144                 return 1;
2145
2146         /*
2147          * For order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, if __GFP_REPEAT is
2148          * specified, then we retry until we no longer reclaim any pages
2149          * (above), or we've reclaimed an order of pages at least as
2150          * large as the allocation's order. In both cases, if the
2151          * allocation still fails, we stop retrying.
2152          */
2153         if (gfp_mask & __GFP_REPEAT && pages_reclaimed < (1 << order))
2154                 return 1;
2155
2156         return 0;
2157 }
2158
2159 static inline struct page *
2160 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2161         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2162         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2163         int migratetype)
2164 {
2165         struct page *page;
2166
2167         /* Acquire the OOM killer lock for the zones in zonelist */
2168         if (!try_set_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask)) {
2169                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2170                 return NULL;
2171         }
2172
2173         /*
2174          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2175          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2176          * we're still under heavy pressure.
2177          */
2178         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask,
2179                 order, zonelist, high_zoneidx,
2180                 ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET,
2181                 preferred_zone, migratetype);
2182         if (page)
2183                 goto out;
2184
2185         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2186                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2187                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2188                         goto out;
2189                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2190                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2191                         goto out;
2192                 /*
2193                  * GFP_THISNODE contains __GFP_NORETRY and we never hit this.
2194                  * Sanity check for bare calls of __GFP_THISNODE, not real OOM.
2195                  * The caller should handle page allocation failure by itself if
2196                  * it specifies __GFP_THISNODE.
2197                  * Note: Hugepage uses it but will hit PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER.
2198                  */
2199                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2200                         goto out;
2201         }
2202         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2203         out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order, nodemask, false);
2204
2205 out:
2206         clear_zonelist_oom(zonelist, gfp_mask);
2207         return page;
2208 }
2209
2210 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2211 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2212 static struct page *
2213 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2214         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2215         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2216         int migratetype, bool sync_migration,
2217         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2218         unsigned long *did_some_progress)
2219 {
2220         if (!order)
2221                 return NULL;
2222
2223         if (compaction_deferred(preferred_zone, order)) {
2224                 *deferred_compaction = true;
2225                 return NULL;
2226         }
2227
2228         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2229         *did_some_progress = try_to_compact_pages(zonelist, order, gfp_mask,
2230                                                 nodemask, sync_migration,
2231                                                 contended_compaction);
2232         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2233
2234         if (*did_some_progress != COMPACT_SKIPPED) {
2235                 struct page *page;
2236
2237                 /* Page migration frees to the PCP lists but we want merging */
2238                 drain_pages(get_cpu());
2239                 put_cpu();
2240
2241                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask,
2242                                 order, zonelist, high_zoneidx,
2243                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2244                                 preferred_zone, migratetype);
2245                 if (page) {
2246                         preferred_zone->compact_blockskip_flush = false;
2247                         preferred_zone->compact_considered = 0;
2248                         preferred_zone->compact_defer_shift = 0;
2249                         if (order >= preferred_zone->compact_order_failed)
2250                                 preferred_zone->compact_order_failed = order + 1;
2251                         count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2252                         return page;
2253                 }
2254
2255                 /*
2256                  * It's bad if compaction run occurs and fails.
2257                  * The most likely reason is that pages exist,
2258                  * but not enough to satisfy watermarks.
2259                  */
2260                 count_vm_event(COMPACTFAIL);
2261
2262                 /*
2263                  * As async compaction considers a subset of pageblocks, only
2264                  * defer if the failure was a sync compaction failure.
2265                  */
2266                 if (sync_migration)
2267                         defer_compaction(preferred_zone, order);
2268
2269                 cond_resched();
2270         }
2271
2272         return NULL;
2273 }
2274 #else
2275 static inline struct page *
2276 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2277         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2278         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2279         int migratetype, bool sync_migration,
2280         bool *contended_compaction, bool *deferred_compaction,
2281         unsigned long *did_some_progress)
2282 {
2283         return NULL;
2284 }
2285 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2286
2287 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2288 static int
2289 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, struct zonelist *zonelist,
2290                   nodemask_t *nodemask)
2291 {
2292         struct reclaim_state reclaim_state;
2293         int progress;
2294
2295         cond_resched();
2296
2297         /* We now go into synchronous reclaim */
2298         cpuset_memory_pressure_bump();
2299         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2300         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2301         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2302         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2303
2304         progress = try_to_free_pages(zonelist, order, gfp_mask, nodemask);
2305
2306         current->reclaim_state = NULL;
2307         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2308         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2309
2310         cond_resched();
2311
2312         return progress;
2313 }
2314
2315 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2316 static inline struct page *
2317 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2318         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2319         nodemask_t *nodemask, int alloc_flags, struct zone *preferred_zone,
2320         int migratetype, unsigned long *did_some_progress)
2321 {
2322         struct page *page = NULL;
2323         bool drained = false;
2324
2325         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, zonelist,
2326                                                nodemask);
2327         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2328                 return NULL;
2329
2330         /* After successful reclaim, reconsider all zones for allocation */
2331         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2332                 zlc_clear_zones_full(zonelist);
2333
2334 retry:
2335         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2336                                         zonelist, high_zoneidx,
2337                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2338                                         preferred_zone, migratetype);
2339
2340         /*
2341          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2342          * pages are pinned on the per-cpu lists. Drain them and try again
2343          */
2344         if (!page && !drained) {
2345                 drain_all_pages();
2346                 drained = true;
2347                 goto retry;
2348         }
2349
2350         return page;
2351 }
2352
2353 /*
2354  * This is called in the allocator slow-path if the allocation request is of
2355  * sufficient urgency to ignore watermarks and take other desperate measures
2356  */
2357 static inline struct page *
2358 __alloc_pages_high_priority(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2359         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2360         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2361         int migratetype)
2362 {
2363         struct page *page;
2364
2365         do {
2366                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order,
2367                         zonelist, high_zoneidx, ALLOC_NO_WATERMARKS,
2368                         preferred_zone, migratetype);
2369
2370                 if (!page && gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2371                         wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2372         } while (!page && (gfp_mask & __GFP_NOFAIL));
2373
2374         return page;
2375 }
2376
2377 static void prepare_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2378                              struct zonelist *zonelist,
2379                              enum zone_type high_zoneidx,
2380                              struct zone *preferred_zone)
2381 {
2382         struct zoneref *z;
2383         struct zone *zone;
2384
2385         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, high_zoneidx) {
2386                 if (!(gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2387                         wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(preferred_zone));
2388                 /*
2389                  * Only reset the batches of zones that were actually
2390                  * considered in the fast path, we don't want to
2391                  * thrash fairness information for zones that are not
2392                  * actually part of this zonelist's round-robin cycle.
2393                  */
2394                 if (zone_reclaim_mode && !zone_local(preferred_zone, zone))
2395                         continue;
2396                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2397                                     high_wmark_pages(zone) -
2398                                     low_wmark_pages(zone) -
2399                                     zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
2400         }
2401 }
2402
2403 static inline int
2404 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2405 {
2406         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2407         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2408
2409         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2410         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2411
2412         /*
2413          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2414          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2415          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2416          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2417          */
2418         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2419
2420         if (!wait) {
2421                 /*
2422                  * Not worth trying to allocate harder for
2423                  * __GFP_NOMEMALLOC even if it can't schedule.
2424                  */
2425                 if  (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2426                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2427                 /*
2428                  * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
2429                  * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2430                  */
2431                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2432         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2433                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2434
2435         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2436                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2437                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2438                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2439                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2440                 else if (!in_interrupt() &&
2441                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2442                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2443                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2444         }
2445 #ifdef CONFIG_CMA
2446         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2447                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2448 #endif
2449         return alloc_flags;
2450 }
2451
2452 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2453 {
2454         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2455 }
2456
2457 static inline struct page *
2458 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2459         struct zonelist *zonelist, enum zone_type high_zoneidx,
2460         nodemask_t *nodemask, struct zone *preferred_zone,
2461         int migratetype)
2462 {
2463         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
2464         struct page *page = NULL;
2465         int alloc_flags;
2466         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2467         unsigned long did_some_progress;
2468         bool sync_migration = false;
2469         bool deferred_compaction = false;
2470         bool contended_compaction = false;
2471
2472         /*
2473          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2474          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
2475          * be using allocators in order of preference for an area that is
2476          * too large.
2477          */
2478         if (order >= MAX_ORDER) {
2479                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
2480                 return NULL;
2481         }
2482
2483         /*
2484          * GFP_THISNODE (meaning __GFP_THISNODE, __GFP_NORETRY and
2485          * __GFP_NOWARN set) should not cause reclaim since the subsystem
2486          * (f.e. slab) using GFP_THISNODE may choose to trigger reclaim
2487          * using a larger set of nodes after it has established that the
2488          * allowed per node queues are empty and that nodes are
2489          * over allocated.
2490          */
2491         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) &&
2492                         (gfp_mask & GFP_THISNODE) == GFP_THISNODE)
2493                 goto nopage;
2494
2495 restart:
2496         prepare_slowpath(gfp_mask, order, zonelist,
2497                          high_zoneidx, preferred_zone);
2498
2499         /*
2500          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
2501          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
2502          * to how we want to proceed.
2503          */
2504         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
2505
2506         /*
2507          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
2508          * cpusets.
2509          */
2510         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !nodemask)
2511                 first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx, NULL,
2512                                         &preferred_zone);
2513
2514 rebalance:
2515         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
2516         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, nodemask, order, zonelist,
2517                         high_zoneidx, alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS,
2518                         preferred_zone, migratetype);
2519         if (page)
2520                 goto got_pg;
2521
2522         /* Allocate without watermarks if the context allows */
2523         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
2524                 /*
2525                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
2526                  * the allocation is high priority and these type of
2527                  * allocations are system rather than user orientated
2528                  */
2529                 zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
2530
2531                 page = __alloc_pages_high_priority(gfp_mask, order,
2532                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2533                                 preferred_zone, migratetype);
2534                 if (page) {
2535                         goto got_pg;
2536                 }
2537         }
2538
2539         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
2540         if (!wait)
2541                 goto nopage;
2542
2543         /* Avoid recursion of direct reclaim */
2544         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
2545                 goto nopage;
2546
2547         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
2548         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2549                 goto nopage;
2550
2551         /*
2552          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
2553          * attempts after direct reclaim are synchronous
2554          */
2555         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2556                                         zonelist, high_zoneidx,
2557                                         nodemask,
2558                                         alloc_flags, preferred_zone,
2559                                         migratetype, sync_migration,
2560                                         &contended_compaction,
2561                                         &deferred_compaction,
2562                                         &did_some_progress);
2563         if (page)
2564                 goto got_pg;
2565         sync_migration = true;
2566
2567         /*
2568          * If compaction is deferred for high-order allocations, it is because
2569          * sync compaction recently failed. In this is the case and the caller
2570          * requested a movable allocation that does not heavily disrupt the
2571          * system then fail the allocation instead of entering direct reclaim.
2572          */
2573         if ((deferred_compaction || contended_compaction) &&
2574                                                 (gfp_mask & __GFP_NO_KSWAPD))
2575                 goto nopage;
2576
2577         /* Try direct reclaim and then allocating */
2578         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order,
2579                                         zonelist, high_zoneidx,
2580                                         nodemask,
2581                                         alloc_flags, preferred_zone,
2582                                         migratetype, &did_some_progress);
2583         if (page)
2584                 goto got_pg;
2585
2586         /*
2587          * If we failed to make any progress reclaiming, then we are
2588          * running out of options and have to consider going OOM
2589          */
2590         if (!did_some_progress) {
2591                 if (oom_gfp_allowed(gfp_mask)) {
2592                         if (oom_killer_disabled)
2593                                 goto nopage;
2594                         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2595                         if ((current->flags & PF_DUMPCORE) &&
2596                             !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
2597                                 goto nopage;
2598                         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order,
2599                                         zonelist, high_zoneidx,
2600                                         nodemask, preferred_zone,
2601                                         migratetype);
2602                         if (page)
2603                                 goto got_pg;
2604
2605                         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2606                                 /*
2607                                  * The oom killer is not called for high-order
2608                                  * allocations that may fail, so if no progress
2609                                  * is being made, there are no other options and
2610                                  * retrying is unlikely to help.
2611                                  */
2612                                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2613                                         goto nopage;
2614                                 /*
2615                                  * The oom killer is not called for lowmem
2616                                  * allocations to prevent needlessly killing
2617                                  * innocent tasks.
2618                                  */
2619                                 if (high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2620                                         goto nopage;
2621                         }
2622
2623                         goto restart;
2624                 }
2625         }
2626
2627         /* Check if we should retry the allocation */
2628         pages_reclaimed += did_some_progress;
2629         if (should_alloc_retry(gfp_mask, order, did_some_progress,
2630                                                 pages_reclaimed)) {
2631                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
2632                 wait_iff_congested(preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
2633                 goto rebalance;
2634         } else {
2635                 /*
2636                  * High-order allocations do not necessarily loop after
2637                  * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
2638                  * being called after reclaim so call directly if necessary
2639                  */
2640                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
2641                                         zonelist, high_zoneidx,
2642                                         nodemask,
2643                                         alloc_flags, preferred_zone,
2644                                         migratetype, sync_migration,
2645                                         &contended_compaction,
2646                                         &deferred_compaction,
2647                                         &did_some_progress);
2648                 if (page)
2649                         goto got_pg;
2650         }
2651
2652 nopage:
2653         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
2654         return page;
2655 got_pg:
2656         if (kmemcheck_enabled)
2657                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
2658
2659         return page;
2660 }
2661
2662 /*
2663  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
2664  */
2665 struct page *
2666 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2667                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
2668 {
2669         enum zone_type high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
2670         struct zone *preferred_zone;
2671         struct page *page = NULL;
2672         int migratetype = allocflags_to_migratetype(gfp_mask);
2673         unsigned int cpuset_mems_cookie;
2674         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET;
2675         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
2676
2677         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
2678
2679         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
2680
2681         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
2682
2683         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
2684                 return NULL;
2685
2686         /*
2687          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
2688          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
2689          * of GFP_THISNODE and a memoryless node
2690          */
2691         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
2692                 return NULL;
2693
2694         /*
2695          * Will only have any effect when __GFP_KMEMCG is set.  This is
2696          * verified in the (always inline) callee
2697          */
2698         if (!memcg_kmem_newpage_charge(gfp_mask, &memcg, order))
2699                 return NULL;
2700
2701 retry_cpuset:
2702         cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
2703
2704         /* The preferred zone is used for statistics later */
2705         first_zones_zonelist(zonelist, high_zoneidx,
2706                                 nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
2707                                 &preferred_zone);
2708         if (!preferred_zone)
2709                 goto out;
2710
2711 #ifdef CONFIG_CMA
2712         if (allocflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2713                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2714 #endif
2715         /* First allocation attempt */
2716         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, nodemask, order,
2717                         zonelist, high_zoneidx, alloc_flags,
2718                         preferred_zone, migratetype);
2719         if (unlikely(!page)) {
2720                 /*
2721                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
2722                  * can deadlock because I/O on the device might not
2723                  * complete.
2724                  */
2725                 gfp_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
2726                 page = __alloc_pages_slowpath(gfp_mask, order,
2727                                 zonelist, high_zoneidx, nodemask,
2728                                 preferred_zone, migratetype);
2729         }
2730
2731         trace_mm_page_alloc(page, order, gfp_mask, migratetype);
2732
2733 out:
2734         /*
2735          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
2736          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
2737          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
2738          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
2739          */
2740         if (unlikely(!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie) && !page))
2741                 goto retry_cpuset;
2742
2743         memcg_kmem_commit_charge(page, memcg, order);
2744
2745         return page;
2746 }
2747 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
2748
2749 /*
2750  * Common helper functions.
2751  */
2752 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2753 {
2754         struct page *page;
2755
2756         /*
2757          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
2758          * a highmem page
2759          */
2760         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
2761
2762         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
2763         if (!page)
2764                 return 0;
2765         return (unsigned long) page_address(page);
2766 }
2767 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
2768
2769 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
2770 {
2771         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
2772 }
2773 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
2774
2775 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
2776 {
2777         if (put_page_testzero(page)) {
2778                 if (order == 0)
2779                         free_hot_cold_page(page, 0);
2780                 else
2781                         __free_pages_ok(page, order);
2782         }
2783 }
2784
2785 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
2786
2787 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2788 {
2789         if (addr != 0) {
2790                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2791                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2792         }
2793 }
2794
2795 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
2796
2797 /*
2798  * __free_memcg_kmem_pages and free_memcg_kmem_pages will free
2799  * pages allocated with __GFP_KMEMCG.
2800  *
2801  * Those pages are accounted to a particular memcg, embedded in the
2802  * corresponding page_cgroup. To avoid adding a hit in the allocator to search
2803  * for that information only to find out that it is NULL for users who have no
2804  * interest in that whatsoever, we provide these functions.
2805  *
2806  * The caller knows better which flags it relies on.
2807  */
2808 void __free_memcg_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
2809 {
2810         memcg_kmem_uncharge_pages(page, order);
2811         __free_pages(page, order);
2812 }
2813
2814 void free_memcg_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
2815 {
2816         if (addr != 0) {
2817                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
2818                 __free_memcg_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
2819         }
2820 }
2821
2822 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned order, size_t size)
2823 {
2824         if (addr) {
2825                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
2826                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
2827
2828                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
2829                 while (used < alloc_end) {
2830                         free_page(used);
2831                         used += PAGE_SIZE;
2832                 }
2833         }
2834         return (void *)addr;
2835 }
2836
2837 /**
2838  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
2839  * @size: the number of bytes to allocate
2840  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2841  *
2842  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
2843  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
2844  * allocate memory in power-of-two pages.
2845  *
2846  * This function is also limited by MAX_ORDER.
2847  *
2848  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
2849  */
2850 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
2851 {
2852         unsigned int order = get_order(size);
2853         unsigned long addr;
2854
2855         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
2856         return make_alloc_exact(addr, order, size);
2857 }
2858 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
2859
2860 /**
2861  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
2862  *                         pages on a node.
2863  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
2864  * @size: the number of bytes to allocate
2865  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
2866  *
2867  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
2868  * back.
2869  * Note this is not alloc_pages_exact_node() which allocates on a specific node,
2870  * but is not exact.
2871  */
2872 void *alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
2873 {
2874         unsigned order = get_order(size);
2875         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
2876         if (!p)
2877                 return NULL;
2878         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
2879 }
2880 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact_nid);
2881
2882 /**
2883  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
2884  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
2885  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
2886  *
2887  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
2888  */
2889 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
2890 {
2891         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
2892         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
2893
2894         while (addr < end) {
2895                 free_page(addr);
2896                 addr += PAGE_SIZE;
2897         }
2898 }
2899 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
2900
2901 /**
2902  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
2903  * @offset: The zone index of the highest zone
2904  *
2905  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
2906  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
2907  * zone, the number of pages is calculated as:
2908  *     managed_pages - high_pages
2909  */
2910 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
2911 {
2912         struct zoneref *z;
2913         struct zone *zone;
2914
2915         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
2916         unsigned long sum = 0;
2917
2918         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
2919
2920         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
2921                 unsigned long size = zone->managed_pages;
2922                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
2923                 if (size > high)
2924                         sum += size - high;
2925         }
2926
2927         return sum;
2928 }
2929
2930 /**
2931  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
2932  *
2933  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
2934  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
2935  */
2936 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
2937 {
2938         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
2939 }
2940 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
2941
2942 /**
2943  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
2944  *
2945  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
2946  * high watermark within all zones.
2947  */
2948 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
2949 {
2950         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
2951 }
2952
2953 static inline void show_node(struct zone *zone)
2954 {
2955         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
2956                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
2957 }
2958
2959 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
2960 {
2961         val->totalram = totalram_pages;
2962         val->sharedram = 0;
2963         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
2964         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
2965         val->totalhigh = totalhigh_pages;
2966         val->freehigh = nr_free_highpages();
2967         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2968 }
2969
2970 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
2971
2972 #ifdef CONFIG_NUMA
2973 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
2974 {
2975         int zone_type;          /* needs to be signed */
2976         unsigned long managed_pages = 0;
2977         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
2978
2979         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
2980                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
2981         val->totalram = managed_pages;
2982         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
2983 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
2984         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
2985         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
2986                         NR_FREE_PAGES);
2987 #else
2988         val->totalhigh = 0;
2989         val->freehigh = 0;
2990 #endif
2991         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
2992 }
2993 #endif
2994
2995 /*
2996  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
2997  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
2998  */
2999 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3000 {
3001         bool ret = false;
3002         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3003
3004         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3005                 goto out;
3006
3007         do {
3008                 cpuset_mems_cookie = get_mems_allowed();
3009                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3010         } while (!put_mems_allowed(cpuset_mems_cookie));
3011 out:
3012         return ret;
3013 }
3014
3015 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3016
3017 static void show_migration_types(unsigned char type)
3018 {
3019         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3020                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3021                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3022                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3023                 [MIGRATE_RESERVE]       = 'R',
3024 #ifdef CONFIG_CMA
3025                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3026 #endif
3027 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3028                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3029 #endif
3030         };
3031         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3032         char *p = tmp;
3033         int i;
3034
3035         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3036                 if (type & (1 << i))
3037                         *p++ = types[i];
3038         }
3039
3040         *p = '\0';
3041         printk("(%s) ", tmp);
3042 }
3043
3044 /*
3045  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3046  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3047  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3048  * Suppresses nodes that are not allowed by current's cpuset if
3049  * SHOW_MEM_FILTER_NODES is passed.
3050  */
3051 void show_free_areas(unsigned int filter)
3052 {
3053         int cpu;
3054         struct zone *zone;
3055
3056         for_each_populated_zone(zone) {
3057                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3058                         continue;
3059                 show_node(zone);
3060                 printk("%s per-cpu:\n", zone->name);
3061
3062                 for_each_online_cpu(cpu) {
3063                         struct per_cpu_pageset *pageset;
3064
3065                         pageset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3066
3067                         printk("CPU %4d: hi:%5d, btch:%4d usd:%4d\n",
3068                                cpu, pageset->pcp.high,
3069                                pageset->pcp.batch, pageset->pcp.count);
3070                 }
3071         }
3072
3073         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3074                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3075                 " unevictable:%lu"
3076                 " dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3077                 " free:%lu slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3078                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3079                 " free_cma:%lu\n",
3080                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3081                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3082                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3083                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3084                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3085                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3086                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3087                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3088                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3089                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3090                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3091                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3092                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3093                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3094                 global_page_state(NR_SHMEM),
3095                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3096                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3097                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3098
3099         for_each_populated_zone(zone) {
3100                 int i;
3101
3102                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3103                         continue;
3104                 show_node(zone);
3105                 printk("%s"
3106                         " free:%lukB"
3107                         " min:%lukB"
3108                         " low:%lukB"
3109                         " high:%lukB"
3110                         " active_anon:%lukB"
3111                         " inactive_anon:%lukB"
3112                         " active_file:%lukB"
3113                         " inactive_file:%lukB"
3114                         " unevictable:%lukB"
3115                         " isolated(anon):%lukB"
3116                         " isolated(file):%lukB"
3117                         " present:%lukB"
3118                         " managed:%lukB"
3119                         " mlocked:%lukB"
3120                         " dirty:%lukB"
3121                         " writeback:%lukB"
3122                         " mapped:%lukB"
3123                         " shmem:%lukB"
3124                         " slab_reclaimable:%lukB"
3125                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3126                         " kernel_stack:%lukB"
3127                         " pagetables:%lukB"
3128                         " unstable:%lukB"
3129                         " bounce:%lukB"
3130                         " free_cma:%lukB"
3131                         " writeback_tmp:%lukB"
3132                         " pages_scanned:%lu"
3133                         " all_unreclaimable? %s"
3134                         "\n",
3135                         zone->name,
3136                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3137                         K(min_wmark_pages(zone)),
3138                         K(low_wmark_pages(zone)),
3139                         K(high_wmark_pages(zone)),
3140                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3141                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3142                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3143                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3144                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3145                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3146                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3147                         K(zone->present_pages),
3148                         K(zone->managed_pages),
3149                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3150                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3151                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3152                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3153                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3154                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3155                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3156                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3157                                 THREAD_SIZE / 1024,
3158                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3159                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3160                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3161                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3162                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3163                         zone->pages_scanned,
3164                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3165                         );
3166                 printk("lowmem_reserve[]:");
3167                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3168                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
3169                 printk("\n");
3170         }
3171
3172         for_each_populated_zone(zone) {
3173                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, order, total = 0;
3174                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3175
3176                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3177                         continue;
3178                 show_node(zone);
3179                 printk("%s: ", zone->name);
3180
3181                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3182                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3183                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3184                         int type;
3185
3186                         nr[order] = area->nr_free;
3187                         total += nr[order] << order;
3188
3189                         types[order] = 0;
3190                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3191                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3192                                         types[order] |= 1 << type;
3193                         }
3194                 }
3195                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3196                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3197                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3198                         if (nr[order])
3199                                 show_migration_types(types[order]);
3200                 }
3201                 printk("= %lukB\n", K(total));
3202         }
3203
3204         hugetlb_show_meminfo();
3205
3206         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3207
3208         show_swap_cache_info();
3209 }
3210
3211 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3212 {
3213         zoneref->zone = zone;
3214         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Builds allocation fallback zone lists.
3219  *
3220  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3221  */
3222 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3223                                 int nr_zones)
3224 {
3225         struct zone *zone;
3226         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3227
3228         do {
3229                 zone_type--;
3230                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3231                 if (populated_zone(zone)) {
3232                         zoneref_set_zone(zone,
3233                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3234                         check_highest_zone(zone_type);
3235                 }
3236         } while (zone_type);
3237
3238         return nr_zones;
3239 }
3240
3241
3242 /*
3243  *  zonelist_order:
3244  *  0 = automatic detection of better ordering.
3245  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3246  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3247  *
3248  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3249  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3250  */
3251 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3252 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3253 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3254
3255 /* zonelist order in the kernel.
3256  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3257  */
3258 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3259 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3260
3261
3262 #ifdef CONFIG_NUMA
3263 /* The value user specified ....changed by config */
3264 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3265 /* string for sysctl */
3266 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3267 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3268
3269 /*
3270  * interface for configure zonelist ordering.
3271  * command line option "numa_zonelist_order"
3272  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3273  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3274  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3275  */
3276
3277 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3278 {
3279         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3280                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3281         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3282                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3283         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3284                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3285         } else {
3286                 printk(KERN_WARNING
3287                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3288                         "%s\n", s);
3289                 return -EINVAL;
3290         }
3291         return 0;
3292 }
3293
3294 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3295 {
3296         int ret;
3297
3298         if (!s)
3299                 return 0;
3300
3301         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3302         if (ret == 0)
3303                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3304
3305         return ret;
3306 }
3307 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3308
3309 /*
3310  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3311  */
3312 int numa_zonelist_order_handler(ctl_table *table, int write,
3313                 void __user *buffer, size_t *length,
3314                 loff_t *ppos)
3315 {
3316         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3317         int ret;
3318         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3319
3320         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3321         if (write) {
3322                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3323                         ret = -EINVAL;
3324                         goto out;
3325                 }
3326                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3327         }
3328         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3329         if (ret)
3330                 goto out;
3331         if (write) {
3332                 int oldval = user_zonelist_order;
3333
3334                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3335                 if (ret) {
3336                         /*
3337                          * bogus value.  restore saved string
3338                          */
3339                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3340                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3341                         user_zonelist_order = oldval;
3342                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
3343                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
3344                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
3345                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
3346                 }
3347         }
3348 out:
3349         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
3350         return ret;
3351 }
3352
3353
3354 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
3355 static int node_load[MAX_NUMNODES];
3356
3357 /**
3358  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
3359  * @node: node whose fallback list we're appending
3360  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
3361  *
3362  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
3363  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
3364  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
3365  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
3366  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
3367  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
3368  * on them otherwise.
3369  * It returns -1 if no node is found.
3370  */
3371 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
3372 {
3373         int n, val;
3374         int min_val = INT_MAX;
3375         int best_node = NUMA_NO_NODE;
3376         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
3377
3378         /* Use the local node if we haven't already */
3379         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
3380                 node_set(node, *used_node_mask);
3381                 return node;
3382         }
3383
3384         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
3385
3386                 /* Don't want a node to appear more than once */
3387                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
3388                         continue;
3389
3390                 /* Use the distance array to find the distance */
3391                 val = node_distance(node, n);
3392
3393                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
3394                 val += (n < node);
3395
3396                 /* Give preference to headless and unused nodes */
3397                 tmp = cpumask_of_node(n);
3398                 if (!cpumask_empty(tmp))
3399                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
3400
3401                 /* Slight preference for less loaded node */
3402                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
3403                 val += node_load[n];
3404
3405                 if (val < min_val) {
3406                         min_val = val;
3407                         best_node = n;
3408                 }
3409         }
3410
3411         if (best_node >= 0)
3412                 node_set(best_node, *used_node_mask);
3413
3414         return best_node;
3415 }
3416
3417
3418 /*
3419  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
3420  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
3421  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
3422  */
3423 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
3424 {
3425         int j;
3426         struct zonelist *zonelist;
3427
3428         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3429         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
3430                 ;
3431         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3432         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3433         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3434 }
3435
3436 /*
3437  * Build gfp_thisnode zonelists
3438  */
3439 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3440 {
3441         int j;
3442         struct zonelist *zonelist;
3443
3444         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
3445         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3446         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3447         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3448 }
3449
3450 /*
3451  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
3452  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
3453  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
3454  * may still exist in local DMA zone.
3455  */
3456 static int node_order[MAX_NUMNODES];
3457
3458 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
3459 {
3460         int pos, j, node;
3461         int zone_type;          /* needs to be signed */
3462         struct zone *z;
3463         struct zonelist *zonelist;
3464
3465         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3466         pos = 0;
3467         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
3468                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
3469                         node = node_order[j];
3470                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
3471                         if (populated_zone(z)) {
3472                                 zoneref_set_zone(z,
3473                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
3474                                 check_highest_zone(zone_type);
3475                         }
3476                 }
3477         }
3478         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
3479         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
3480 }
3481
3482 static int default_zonelist_order(void)
3483 {
3484         int nid, zone_type;
3485         unsigned long low_kmem_size, total_size;
3486         struct zone *z;
3487         int average_size;
3488         /*
3489          * ZONE_DMA and ZONE_DMA32 can be very small area in the system.
3490          * If they are really small and used heavily, the system can fall
3491          * into OOM very easily.
3492          * This function detect ZONE_DMA/DMA32 size and configures zone order.
3493          */
3494         /* Is there ZONE_NORMAL ? (ex. ppc has only DMA zone..) */
3495         low_kmem_size = 0;
3496         total_size = 0;
3497         for_each_online_node(nid) {
3498                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3499                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3500                         if (populated_zone(z)) {
3501                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3502                                         low_kmem_size += z->managed_pages;
3503                                 total_size += z->managed_pages;
3504                         } else if (zone_type == ZONE_NORMAL) {
3505                                 /*
3506                                  * If any node has only lowmem, then node order
3507                                  * is preferred to allow kernel allocations
3508                                  * locally; otherwise, they can easily infringe
3509                                  * on other nodes when there is an abundance of
3510                                  * lowmem available to allocate from.
3511                                  */
3512                                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3513                         }
3514                 }
3515         }
3516         if (!low_kmem_size ||  /* there are no DMA area. */
3517             low_kmem_size > total_size/2) /* DMA/DMA32 is big. */
3518                 return ZONELIST_ORDER_NODE;
3519         /*
3520          * look into each node's config.
3521          * If there is a node whose DMA/DMA32 memory is very big area on
3522          * local memory, NODE_ORDER may be suitable.
3523          */
3524         average_size = total_size /
3525                                 (nodes_weight(node_states[N_MEMORY]) + 1);
3526         for_each_online_node(nid) {
3527                 low_kmem_size = 0;
3528                 total_size = 0;
3529                 for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
3530                         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone_type];
3531                         if (populated_zone(z)) {
3532                                 if (zone_type < ZONE_NORMAL)
3533                                         low_kmem_size += z->present_pages;
3534                                 total_size += z->present_pages;
3535                         }
3536                 }
3537                 if (low_kmem_size &&
3538                     total_size > average_size && /* ignore small node */
3539                     low_kmem_size > total_size * 70/100)
3540                         return ZONELIST_ORDER_NODE;
3541         }
3542         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
3543 }
3544
3545 static void set_zonelist_order(void)
3546 {
3547         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
3548                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
3549         else
3550                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
3551 }
3552
3553 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3554 {
3555         int j, node, load;
3556         enum zone_type i;
3557         nodemask_t used_mask;
3558         int local_node, prev_node;
3559         struct zonelist *zonelist;
3560         int order = current_zonelist_order;
3561
3562         /* initialize zonelists */
3563         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
3564                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
3565                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
3566                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
3567         }
3568
3569         /* NUMA-aware ordering of nodes */
3570         local_node = pgdat->node_id;
3571         load = nr_online_nodes;
3572         prev_node = local_node;
3573         nodes_clear(used_mask);
3574
3575         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
3576         j = 0;
3577
3578         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
3579                 /*
3580                  * We don't want to pressure a particular node.
3581                  * So adding penalty to the first node in same
3582                  * distance group to make it round-robin.
3583                  */
3584                 if (node_distance(local_node, node) !=
3585                     node_distance(local_node, prev_node))
3586                         node_load[node] = load;
3587
3588                 prev_node = node;
3589                 load--;
3590                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
3591                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
3592                 else
3593                         node_order[j++] = node; /* remember order */
3594         }
3595
3596         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
3597                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
3598                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, j);
3599         }
3600
3601         build_thisnode_zonelists(pgdat);
3602 }
3603
3604 /* Construct the zonelist performance cache - see further mmzone.h */
3605 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3606 {
3607         struct zonelist *zonelist;
3608         struct zonelist_cache *zlc;
3609         struct zoneref *z;
3610
3611         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3612         zonelist->zlcache_ptr = zlc = &zonelist->zlcache;
3613         bitmap_zero(zlc->fullzones, MAX_ZONES_PER_ZONELIST);
3614         for (z = zonelist->_zonerefs; z->zone; z++)
3615                 zlc->z_to_n[z - zonelist->_zonerefs] = zonelist_node_idx(z);
3616 }
3617
3618 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3619 /*
3620  * Return node id of node used for "local" allocations.
3621  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
3622  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
3623  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
3624  */
3625 int local_memory_node(int node)
3626 {
3627         struct zone *zone;
3628
3629         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
3630                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
3631                                    NULL,
3632                                    &zone);
3633         return zone->node;
3634 }
3635 #endif
3636
3637 #else   /* CONFIG_NUMA */
3638
3639 static void set_zonelist_order(void)
3640 {
3641         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3642 }
3643
3644 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
3645 {
3646         int node, local_node;
3647         enum zone_type j;
3648         struct zonelist *zonelist;
3649
3650         local_node = pgdat->node_id;
3651
3652         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
3653         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
3654
3655         /*
3656          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
3657          * of all the other nodes.
3658          * We don't want to pressure a particular node, so when
3659          * building the zones for node N, we make sure that the
3660          * zones coming right after the local ones are those from
3661          * node N+1 (modulo N)
3662          */
3663         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
3664                 if (!node_online(node))
3665                         continue;
3666                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3667         }
3668         for (node = 0; node < local_node; node++) {
3669                 if (!node_online(node))
3670                         continue;
3671                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
3672         }
3673
3674         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
3675         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
3676 }
3677
3678 /* non-NUMA variant of zonelist performance cache - just NULL zlcache_ptr */
3679 static void build_zonelist_cache(pg_data_t *pgdat)
3680 {
3681         pgdat->node_zonelists[0].zlcache_ptr = NULL;
3682 }
3683
3684 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3685
3686 /*
3687  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
3688  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
3689  * that an item put on a list will immediately be handed over to
3690  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
3691  * with interrupts disabled.
3692  *
3693  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
3694  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
3695  * hotplugged processors.
3696  *
3697  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
3698  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
3699  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
3700  */
3701 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
3702 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
3703 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
3704
3705 /*
3706  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
3707  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
3708  */
3709 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
3710
3711 /* return values int ....just for stop_machine() */
3712 static int __build_all_zonelists(void *data)
3713 {
3714         int nid;
3715         int cpu;
3716         pg_data_t *self = data;
3717
3718 #ifdef CONFIG_NUMA
3719         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
3720 #endif
3721
3722         if (self && !node_online(self->node_id)) {
3723                 build_zonelists(self);
3724                 build_zonelist_cache(self);
3725         }
3726
3727         for_each_online_node(nid) {
3728                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3729
3730                 build_zonelists(pgdat);
3731                 build_zonelist_cache(pgdat);
3732         }
3733
3734         /*
3735          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
3736          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
3737          * each zone will be allocated later when the per cpu
3738          * allocator is available.
3739          *
3740          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
3741          * cpus if the system is already booted because the pagesets
3742          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
3743          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
3744          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
3745          * (a chicken-egg dilemma).
3746          */
3747         for_each_possible_cpu(cpu) {
3748                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
3749
3750 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
3751                 /*
3752                  * We now know the "local memory node" for each node--
3753                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
3754                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
3755                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
3756                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
3757                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
3758                  */
3759                 if (cpu_online(cpu))
3760                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
3761 #endif
3762         }
3763
3764         return 0;
3765 }
3766
3767 /*
3768  * Called with zonelists_mutex held always
3769  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
3770  */
3771 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
3772 {
3773         set_zonelist_order();
3774
3775         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
3776                 __build_all_zonelists(NULL);
3777                 mminit_verify_zonelist();
3778                 cpuset_init_current_mems_allowed();
3779         } else {
3780 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3781                 if (zone)
3782                         setup_zone_pageset(zone);
3783 #endif
3784                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
3785                    of zonelist */
3786                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
3787                 /* cpuset refresh routine should be here */
3788         }
3789         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
3790         /*
3791          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
3792          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
3793          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
3794          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
3795          * disabled and enable it later
3796          */
3797         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
3798                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
3799         else
3800                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
3801
3802         printk("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
3803                 "Total pages: %ld\n",
3804                         nr_online_nodes,
3805                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
3806                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
3807                         vm_total_pages);
3808 #ifdef CONFIG_NUMA
3809         printk("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
3810 #endif
3811 }
3812
3813 /*
3814  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
3815  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
3816  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
3817  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
3818  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
3819  * conservative, even though it seems large.
3820  *
3821  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
3822  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
3823  */
3824 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
3825
3826 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
3827 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3828 {
3829         unsigned long size = 1;
3830
3831         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
3832
3833         while (size < pages)
3834                 size <<= 1;
3835
3836         /*
3837          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
3838          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
3839          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
3840          */
3841         size = min(size, 4096UL);
3842
3843         return max(size, 4UL);
3844 }
3845 #else
3846 /*
3847  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
3848  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
3849  *
3850  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
3851  *
3852  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
3853  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
3854  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
3855  *
3856  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
3857  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
3858  *
3859  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
3860  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
3861  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
3862  */
3863 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
3864 {
3865         return 4096UL;
3866 }
3867 #endif
3868
3869 /*
3870  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
3871  * to extract the more random high bits from the multiplicative
3872  * hash function before the remainder is taken.
3873  */
3874 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
3875 {
3876         return ffz(~size);
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Check if a pageblock contains reserved pages
3881  */
3882 static int pageblock_is_reserved(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
3883 {
3884         unsigned long pfn;
3885
3886         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3887                 if (!pfn_valid_within(pfn) || PageReserved(pfn_to_page(pfn)))
3888                         return 1;
3889         }
3890         return 0;
3891 }
3892
3893 /*
3894  * Mark a number of pageblocks as MIGRATE_RESERVE. The number
3895  * of blocks reserved is based on min_wmark_pages(zone). The memory within
3896  * the reserve will tend to store contiguous free pages. Setting min_free_kbytes
3897  * higher will lead to a bigger reserve which will get freed as contiguous
3898  * blocks as reclaim kicks in
3899  */
3900 static void setup_zone_migrate_reserve(struct zone *zone)
3901 {
3902         unsigned long start_pfn, pfn, end_pfn, block_end_pfn;
3903         struct page *page;
3904         unsigned long block_migratetype;
3905         int reserve;
3906
3907         /*
3908          * Get the start pfn, end pfn and the number of blocks to reserve
3909          * We have to be careful to be aligned to pageblock_nr_pages to
3910          * make sure that we always check pfn_valid for the first page in
3911          * the block.
3912          */
3913         start_pfn = zone->zone_start_pfn;
3914         end_pfn = zone_end_pfn(zone);
3915         start_pfn = roundup(start_pfn, pageblock_nr_pages);
3916         reserve = roundup(min_wmark_pages(zone), pageblock_nr_pages) >>
3917                                                         pageblock_order;
3918
3919         /*
3920          * Reserve blocks are generally in place to help high-order atomic
3921          * allocations that are short-lived. A min_free_kbytes value that
3922          * would result in more than 2 reserve blocks for atomic allocations
3923          * is assumed to be in place to help anti-fragmentation for the
3924          * future allocation of hugepages at runtime.
3925          */
3926         reserve = min(2, reserve);
3927
3928         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pageblock_nr_pages) {
3929                 if (!pfn_valid(pfn))
3930                         continue;
3931                 page = pfn_to_page(pfn);
3932
3933                 /* Watch out for overlapping nodes */
3934                 if (page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone))
3935                         continue;
3936
3937                 block_migratetype = get_pageblock_migratetype(page);
3938
3939                 /* Only test what is necessary when the reserves are not met */
3940                 if (reserve > 0) {
3941                         /*
3942                          * Blocks with reserved pages will never free, skip
3943                          * them.
3944                          */
3945                         block_end_pfn = min(pfn + pageblock_nr_pages, end_pfn);
3946                         if (pageblock_is_reserved(pfn, block_end_pfn))
3947                                 continue;
3948
3949                         /* If this block is reserved, account for it */
3950                         if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3951                                 reserve--;
3952                                 continue;
3953                         }
3954
3955                         /* Suitable for reserving if this block is movable */
3956                         if (block_migratetype == MIGRATE_MOVABLE) {
3957                                 set_pageblock_migratetype(page,
3958                                                         MIGRATE_RESERVE);
3959                                 move_freepages_block(zone, page,
3960                                                         MIGRATE_RESERVE);
3961                                 reserve--;
3962                                 continue;
3963                         }
3964                 }
3965
3966                 /*
3967                  * If the reserve is met and this is a previous reserved block,
3968                  * take it back
3969                  */
3970                 if (block_migratetype == MIGRATE_RESERVE) {
3971                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3972                         move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_MOVABLE);
3973                 }
3974         }
3975 }
3976
3977 /*
3978  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
3979  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
3980  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
3981  */
3982 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
3983                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
3984 {
3985         struct page *page;
3986         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
3987         unsigned long pfn;
3988         struct zone *z;
3989
3990         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
3991                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
3992
3993         z = &NODE_DATA(nid)->node_zones[zone];
3994         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
3995                 /*
3996                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s
3997                  * handed to this function.  They do not
3998                  * exist on hotplugged memory.
3999                  */
4000                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
4001                         if (!early_pfn_valid(pfn))
4002                                 continue;
4003                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4004                                 continue;
4005                 }
4006                 page = pfn_to_page(pfn);
4007                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
4008                 mminit_verify_page_links(page, zone, nid, pfn);
4009                 init_page_count(page);
4010                 page_mapcount_reset(page);
4011                 page_cpupid_reset_last(page);
4012                 SetPageReserved(page);
4013                 /*
4014                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4015                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4016                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4017                  * the address space during boot when many long-lived
4018                  * kernel allocations are made. Later some blocks near
4019                  * the start are marked MIGRATE_RESERVE by
4020                  * setup_zone_migrate_reserve()
4021                  *
4022                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4023                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4024                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4025                  * pfn out of zone.
4026                  */
4027                 if ((z->zone_start_pfn <= pfn)
4028                     && (pfn < zone_end_pfn(z))
4029                     && !(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)))
4030                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4031
4032                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
4033 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
4034                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
4035                 if (!is_highmem_idx(zone))
4036                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
4037 #endif
4038         }
4039 }
4040
4041 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4042 {
4043         int order, t;
4044         for_each_migratetype_order(order, t) {
4045                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4046                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4047         }
4048 }
4049
4050 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4051 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4052         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4053 #endif
4054
4055 static int __meminit zone_batchsize(struct zone *zone)
4056 {
4057 #ifdef CONFIG_MMU
4058         int batch;
4059
4060         /*
4061          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4062          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4063          *
4064          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4065          */
4066         batch = zone->managed_pages / 1024;
4067         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4068                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4069         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4070         if (batch < 1)
4071                 batch = 1;
4072
4073         /*
4074          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4075          * of 2 value was found to be more likely to have
4076          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4077          *
4078          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4079          * batches of pages, one task can end up with a lot
4080          * of pages of one half of the possible page colors
4081          * and the other with pages of the other colors.
4082          */
4083         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4084
4085         return batch;
4086
4087 #else
4088         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4089          * conditions.
4090          *
4091          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4092          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4093          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4094          *
4095          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4096          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4097          * can be a significant delay between the individual batches being
4098          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4099          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4100          */
4101         return 0;
4102 #endif
4103 }
4104
4105 /*
4106  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4107  * ->batch must never be higher then ->high.
4108  * The following function updates them in a safe manner without read side
4109  * locking.
4110  *
4111  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4112  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4113  *
4114  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4115  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4116  * exist).
4117  */
4118 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4119                 unsigned long batch)
4120 {
4121        /* start with a fail safe value for batch */
4122         pcp->batch = 1;
4123         smp_wmb();
4124
4125        /* Update high, then batch, in order */
4126         pcp->high = high;
4127         smp_wmb();
4128
4129         pcp->batch = batch;
4130 }
4131
4132 /* a companion to pageset_set_high() */
4133 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4134 {
4135         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4136 }
4137
4138 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4139 {
4140         struct per_cpu_pages *pcp;
4141         int migratetype;
4142
4143         memset(p, 0, sizeof(*p));
4144
4145         pcp = &p->pcp;
4146         pcp->count = 0;
4147         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4148                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4149 }
4150
4151 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4152 {
4153         pageset_init(p);
4154         pageset_set_batch(p, batch);
4155 }
4156
4157 /*
4158  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4159  * to the value high for the pageset p.
4160  */
4161 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4162                                 unsigned long high)
4163 {
4164         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4165         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4166                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4167
4168         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4169 }
4170
4171 static void __meminit pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4172                 struct per_cpu_pageset *pcp)
4173 {
4174         if (percpu_pagelist_fraction)
4175                 pageset_set_high(pcp,
4176                         (zone->managed_pages /
4177                                 percpu_pagelist_fraction));
4178         else
4179                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4180 }
4181
4182 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4183 {
4184         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4185
4186         pageset_init(pcp);
4187         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4188 }
4189
4190 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4191 {
4192         int cpu;
4193         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4194         for_each_possible_cpu(cpu)
4195                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4196 }
4197
4198 /*
4199  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4200  * Before this call only boot pagesets were available.
4201  */
4202 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4203 {
4204         struct zone *zone;
4205
4206         for_each_populated_zone(zone)
4207                 setup_zone_pageset(zone);
4208 }
4209
4210 static noinline __init_refok
4211 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4212 {
4213         int i;
4214         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4215         size_t alloc_size;
4216
4217         /*
4218          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4219          * per zone.
4220          */
4221         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4222                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4223         zone->wait_table_bits =
4224                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4225         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4226                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4227
4228         if (!slab_is_available()) {
4229                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4230                         alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, alloc_size);
4231         } else {
4232                 /*
4233                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4234                  * via memory hot-add.
4235                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4236                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4237                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4238                  * node itself as well.
4239                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4240                  * necessary.
4241                  */
4242                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4243         }
4244         if (!zone->wait_table)
4245                 return -ENOMEM;
4246
4247         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4248                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4249
4250         return 0;
4251 }
4252
4253 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4254 {
4255         /*
4256          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4257          * relies on the ability of the linker to provide the
4258          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4259          */
4260         zone->pageset = &boot_pageset;
4261
4262         if (populated_zone(zone))
4263                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4264                         zone->name, zone->present_pages,
4265                                          zone_batchsize(zone));
4266 }
4267
4268 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4269                                         unsigned long zone_start_pfn,
4270                                         unsigned long size,
4271                                         enum memmap_context context)
4272 {
4273         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4274         int ret;
4275         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4276         if (ret)
4277                 return ret;
4278         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4279
4280         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4281
4282         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4283                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4284                         pgdat->node_id,
4285                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4286                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4287
4288         zone_init_free_lists(zone);
4289
4290         return 0;
4291 }
4292
4293 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4294 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4295 /*
4296  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4297  * Architectures may implement their own version but if add_active_range()
4298  * was used and there are no special requirements, this is a convenient
4299  * alternative
4300  */
4301 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4302 {
4303         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4304         int nid;
4305         /*
4306          * NOTE: The following SMP-unsafe globals are only used early in boot
4307          * when the kernel is running single-threaded.
4308          */
4309         static unsigned long __meminitdata last_start_pfn, last_end_pfn;
4310         static int __meminitdata last_nid;
4311
4312         if (last_start_pfn <= pfn && pfn < last_end_pfn)
4313                 return last_nid;
4314
4315         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4316         if (nid != -1) {
4317                 last_start_pfn = start_pfn;
4318                 last_end_pfn = end_pfn;
4319                 last_nid = nid;
4320         }
4321
4322         return nid;
4323 }
4324 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4325
4326 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
4327 {
4328         int nid;
4329
4330         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4331         if (nid >= 0)
4332                 return nid;
4333         /* just returns 0 */
4334         return 0;
4335 }
4336
4337 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
4338 bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
4339 {
4340         int nid;
4341
4342         nid = __early_pfn_to_nid(pfn);
4343         if (nid >= 0 && nid != node)
4344                 return false;
4345         return true;
4346 }
4347 #endif
4348
4349 /**
4350  * free_bootmem_with_active_regions - Call free_bootmem_node for each active range
4351  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4352  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to free_bootmem_node
4353  *
4354  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4355  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4356  * this function may be used instead of calling free_bootmem() manually.
4357  */
4358 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4359 {
4360         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4361         int i, this_nid;
4362
4363         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4364                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4365                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4366
4367                 if (start_pfn < end_pfn)
4368                         free_bootmem_node(NODE_DATA(this_nid),
4369                                           PFN_PHYS(start_pfn),
4370                                           (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT);
4371         }
4372 }
4373
4374 /**
4375  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4376  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4377  *
4378  * If an architecture guarantees that all ranges registered with
4379  * add_active_ranges() contain no holes and may be freed, this
4380  * function may be used instead of calling memory_present() manually.
4381  */
4382 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4383 {
4384         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4385         int i, this_nid;
4386
4387         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4388                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4389 }
4390
4391 /**
4392  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4393  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4394  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4395  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4396  *
4397  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4398  * provided by an arch calling add_active_range(). If called for a node
4399  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4400  * PFNs will be 0.
4401  */
4402 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4403                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4404 {
4405         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4406         int i;
4407
4408         *start_pfn = -1UL;
4409         *end_pfn = 0;
4410
4411         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4412                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4413                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4414         }
4415
4416         if (*start_pfn == -1UL)
4417                 *start_pfn = 0;
4418 }
4419
4420 /*
4421  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4422  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4423  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4424  */
4425 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4426 {
4427         int zone_index;
4428         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4429                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4430                         continue;
4431
4432                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4433                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4434                         break;
4435         }
4436
4437         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4438         movable_zone = zone_index;
4439 }
4440
4441 /*
4442  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4443  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4444  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4445  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4446  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4447  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4448  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4449  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4450  */
4451 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4452                                         unsigned long zone_type,
4453                                         unsigned long node_start_pfn,
4454                                         unsigned long node_end_pfn,
4455                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4456                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4457 {
4458         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4459         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4460                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4461                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4462                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4463                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4464                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4465
4466                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
4467                 } else if (*zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
4468                                 *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
4469                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4470
4471                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4472                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4473                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4474         }
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4479  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4480  */
4481 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4482                                         unsigned long zone_type,
4483                                         unsigned long node_start_pfn,
4484                                         unsigned long node_end_pfn,
4485                                         unsigned long *ignored)
4486 {
4487         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4488
4489         /* Get the start and end of the zone */
4490         zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4491         zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4492         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4493                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
4494                                 &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4495
4496         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
4497         if (zone_end_pfn < node_start_pfn || zone_start_pfn > node_end_pfn)
4498                 return 0;
4499
4500         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
4501         zone_end_pfn = min(zone_end_pfn, node_end_pfn);
4502         zone_start_pfn = max(zone_start_pfn, node_start_pfn);
4503
4504         /* Return the spanned pages */
4505         return zone_end_pfn - zone_start_pfn;
4506 }
4507
4508 /*
4509  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
4510  * then all holes in the requested range will be accounted for.
4511  */
4512 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
4513                                 unsigned long range_start_pfn,
4514                                 unsigned long range_end_pfn)
4515 {
4516         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
4517         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4518         int i;
4519
4520         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
4521                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4522                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
4523                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
4524         }
4525         return nr_absent;
4526 }
4527
4528 /**
4529  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
4530  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
4531  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
4532  *
4533  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
4534  */
4535 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
4536                                                         unsigned long end_pfn)
4537 {
4538         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
4539 }
4540
4541 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
4542 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4543                                         unsigned long zone_type,
4544                                         unsigned long node_start_pfn,
4545                                         unsigned long node_end_pfn,
4546                                         unsigned long *ignored)
4547 {
4548         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
4549         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
4550         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
4551
4552         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
4553         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
4554
4555         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
4556                         node_start_pfn, node_end_pfn,
4557                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
4558         return __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
4559 }
4560
4561 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4562 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4563                                         unsigned long zone_type,
4564                                         unsigned long node_start_pfn,
4565                                         unsigned long node_end_pfn,
4566                                         unsigned long *zones_size)
4567 {
4568         return zones_size[zone_type];
4569 }
4570
4571 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
4572                                                 unsigned long zone_type,
4573                                                 unsigned long node_start_pfn,
4574                                                 unsigned long node_end_pfn,
4575                                                 unsigned long *zholes_size)
4576 {
4577         if (!zholes_size)
4578                 return 0;
4579
4580         return zholes_size[zone_type];
4581 }
4582
4583 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4584
4585 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
4586                                                 unsigned long node_start_pfn,
4587                                                 unsigned long node_end_pfn,
4588                                                 unsigned long *zones_size,
4589                                                 unsigned long *zholes_size)
4590 {
4591         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
4592         enum zone_type i;
4593
4594         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4595                 totalpages += zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4596                                                          node_start_pfn,
4597                                                          node_end_pfn,
4598                                                          zones_size);
4599         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
4600
4601         realtotalpages = totalpages;
4602         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4603                 realtotalpages -=
4604                         zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
4605                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
4606                                                   zholes_size);
4607         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
4608         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
4609                                                         realtotalpages);
4610 }
4611
4612 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
4613 /*
4614  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
4615  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
4616  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
4617  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
4618  * bytes.
4619  */
4620 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
4621 {
4622         unsigned long usemapsize;
4623
4624         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
4625         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
4626         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
4627         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
4628         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
4629
4630         return usemapsize / 8;
4631 }
4632
4633 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
4634                                 struct zone *zone,
4635                                 unsigned long zone_start_pfn,
4636                                 unsigned long zonesize)
4637 {
4638         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
4639         zone->pageblock_flags = NULL;
4640         if (usemapsize)
4641                 zone->pageblock_flags = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat,
4642                                                                    usemapsize);
4643 }
4644 #else
4645 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
4646                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
4647 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
4648
4649 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
4650
4651 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
4652 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4653 {
4654         unsigned int order;
4655
4656         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
4657         if (pageblock_order)
4658                 return;
4659
4660         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
4661                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
4662         else
4663                 order = MAX_ORDER - 1;
4664
4665         /*
4666          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
4667          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
4668          * powerpc.
4669          */
4670         pageblock_order = order;
4671 }
4672 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4673
4674 /*
4675  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
4676  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
4677  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
4678  * the kernel config
4679  */
4680 void __paginginit set_pageblock_order(void)
4681 {
4682 }
4683
4684 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
4685
4686 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
4687                                                    unsigned long present_pages)
4688 {
4689         unsigned long pages = spanned_pages;
4690
4691         /*
4692          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
4693          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
4694          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
4695          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
4696          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
4697          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
4698          */
4699         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
4700             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
4701                 pages = present_pages;
4702
4703         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
4704 }
4705
4706 /*
4707  * Set up the zone data structures:
4708  *   - mark all pages reserved
4709  *   - mark all memory queues empty
4710  *   - clear the memory bitmaps
4711  *
4712  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
4713  */
4714 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
4715                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long node_end_pfn,
4716                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
4717 {
4718         enum zone_type j;
4719         int nid = pgdat->node_id;
4720         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
4721         int ret;
4722
4723         pgdat_resize_init(pgdat);
4724 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4725         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
4726         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
4727         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
4728 #endif
4729         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
4730         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
4731         pgdat_page_cgroup_init(pgdat);
4732
4733         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
4734                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
4735                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
4736
4737                 size = zone_spanned_pages_in_node(nid, j, node_start_pfn,
4738                                                   node_end_pfn, zones_size);
4739                 realsize = freesize = size - zone_absent_pages_in_node(nid, j,
4740                                                                 node_start_pfn,
4741                                                                 node_end_pfn,
4742                                                                 zholes_size);
4743
4744                 /*
4745                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
4746                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
4747                  * and per-cpu initialisations
4748                  */
4749                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
4750                 if (freesize >= memmap_pages) {
4751                         freesize -= memmap_pages;
4752                         if (memmap_pages)
4753                                 printk(KERN_DEBUG
4754                                        "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
4755                                        zone_names[j], memmap_pages);
4756                 } else
4757                         printk(KERN_WARNING
4758                                 "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
4759                                 zone_names[j], memmap_pages, freesize);
4760
4761                 /* Account for reserved pages */
4762                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
4763                         freesize -= dma_reserve;
4764                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
4765                                         zone_names[0], dma_reserve);
4766                 }
4767
4768                 if (!is_highmem_idx(j))
4769                         nr_kernel_pages += freesize;
4770                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
4771                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
4772                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
4773                 nr_all_pages += freesize;
4774
4775                 zone->spanned_pages = size;
4776                 zone->present_pages = realsize;
4777                 /*
4778                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
4779                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
4780                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
4781                  */
4782                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
4783 #ifdef CONFIG_NUMA
4784                 zone->node = nid;
4785                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
4786                                                 / 100;
4787                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
4788 #endif
4789                 zone->name = zone_names[j];
4790                 spin_lock_init(&zone->lock);
4791                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
4792                 zone_seqlock_init(zone);
4793                 zone->zone_pgdat = pgdat;
4794                 zone_pcp_init(zone);
4795
4796                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
4797                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
4798
4799                 lruvec_init(&zone->lruvec);
4800                 if (!size)
4801                         continue;
4802
4803                 set_pageblock_order();
4804                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
4805                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn,
4806                                                 size, MEMMAP_EARLY);
4807                 BUG_ON(ret);
4808                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
4809                 zone_start_pfn += size;
4810         }
4811 }
4812
4813 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
4814 {
4815         /* Skip empty nodes */
4816         if (!pgdat->node_spanned_pages)
4817                 return;
4818
4819 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4820         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
4821         if (!pgdat->node_mem_map) {
4822                 unsigned long size, start, end;
4823                 struct page *map;
4824
4825                 /*
4826                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
4827                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
4828                  * for the buddy allocator to function correctly.
4829                  */
4830                 start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
4831                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
4832                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
4833                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
4834                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
4835                 if (!map)
4836                         map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size);
4837                 pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start);
4838         }
4839 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
4840         /*
4841          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
4842          */
4843         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
4844                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
4845 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4846                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
4847                         mem_map -= (pgdat->node_start_pfn - ARCH_PFN_OFFSET);
4848 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
4849         }
4850 #endif
4851 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
4852 }
4853
4854 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
4855                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
4856 {
4857         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4858         unsigned long start_pfn = 0;
4859         unsigned long end_pfn = 0;
4860
4861         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
4862         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
4863
4864         pgdat->node_id = nid;
4865         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
4866         init_zone_allows_reclaim(nid);
4867 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4868         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
4869 #endif
4870         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4871                                   zones_size, zholes_size);
4872
4873         alloc_node_mem_map(pgdat);
4874 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
4875         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
4876                 nid, (unsigned long)pgdat,
4877                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
4878 #endif
4879
4880         free_area_init_core(pgdat, start_pfn, end_pfn,
4881                             zones_size, zholes_size);
4882 }
4883
4884 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4885
4886 #if MAX_NUMNODES > 1
4887 /*
4888  * Figure out the number of possible node ids.
4889  */
4890 void __init setup_nr_node_ids(void)
4891 {
4892         unsigned int node;
4893         unsigned int highest = 0;
4894
4895         for_each_node_mask(node, node_possible_map)
4896                 highest = node;
4897         nr_node_ids = highest + 1;
4898 }
4899 #endif
4900
4901 /**
4902  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
4903  *
4904  * This function should be called after node map is populated and sorted.
4905  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
4906  * all the nodes.
4907  *
4908  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
4909  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
4910  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
4911  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
4912  *
4913  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
4914  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
4915  * populated node map.
4916  *
4917  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
4918  * requirement (single node).
4919  */
4920 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
4921 {
4922         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
4923         unsigned long start, end, mask;
4924         int last_nid = -1;
4925         int i, nid;
4926
4927         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
4928                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
4929                         last_nid = nid;
4930                         last_end = end;
4931                         continue;
4932                 }
4933
4934                 /*
4935                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
4936                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
4937                  * too coarse to separate the current node from the last.
4938                  */
4939                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
4940                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
4941                         mask <<= 1;
4942
4943                 /* accumulate all internode masks */
4944                 accl_mask |= mask;
4945         }
4946
4947         /* convert mask to number of pages */
4948         return ~accl_mask + 1;
4949 }
4950
4951 /* Find the lowest pfn for a node */
4952 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
4953 {
4954         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
4955         unsigned long start_pfn;
4956         int i;
4957
4958         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
4959                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
4960
4961         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
4962                 printk(KERN_WARNING
4963                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
4964                 return 0;
4965         }
4966
4967         return min_pfn;
4968 }
4969
4970 /**
4971  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
4972  *
4973  * It returns the minimum PFN based on information provided via
4974  * add_active_range().
4975  */
4976 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
4977 {
4978         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
4979 }
4980
4981 /*
4982  * early_calculate_totalpages()
4983  * Sum pages in active regions for movable zone.
4984  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
4985  */
4986 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
4987 {
4988         unsigned long totalpages = 0;
4989         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4990         int i, nid;
4991
4992         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
4993                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
4994
4995                 totalpages += pages;
4996                 if (pages)
4997                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
4998         }
4999         return totalpages;
5000 }
5001
5002 /*
5003  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5004  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5005  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5006  * others
5007  */
5008 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5009 {
5010         int i, nid;
5011         unsigned long usable_startpfn;
5012         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5013         /* save the state before borrow the nodemask */
5014         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5015         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5016         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5017
5018         /*
5019          * If movablecore was specified, calculate what size of
5020          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5021          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5022          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5023          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5024          * what movablecore would have allowed.
5025          */
5026         if (required_movablecore) {
5027                 unsigned long corepages;
5028
5029                 /*
5030                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5031                  * was requested by the user
5032                  */
5033                 required_movablecore =
5034                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5035                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5036
5037                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5038         }
5039
5040         /* If kernelcore was not specified, there is no ZONE_MOVABLE */
5041         if (!required_kernelcore)
5042                 goto out;
5043
5044         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5045         find_usable_zone_for_movable();
5046         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5047
5048 restart:
5049         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5050         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5051         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5052                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5053
5054                 /*
5055                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5056                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5057                  * amount of memory for the kernel
5058                  */
5059                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5060                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5061
5062                 /*
5063                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5064                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5065                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5066                  */
5067                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5068
5069                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5070                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5071                         unsigned long size_pages;
5072
5073                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5074                         if (start_pfn >= end_pfn)
5075                                 continue;
5076
5077                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5078                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5079                                 unsigned long kernel_pages;
5080                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5081                                                                 - start_pfn;
5082
5083                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5084                                                         kernelcore_remaining);
5085                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5086                                                         required_kernelcore);
5087
5088                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5089                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5090
5091                                         /*
5092                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5093                                          * that if we have to rebalance
5094                                          * kernelcore across nodes, we will
5095                                          * not double account here
5096                                          */
5097                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5098                                         continue;
5099                                 }
5100                                 start_pfn = usable_startpfn;
5101                         }
5102
5103                         /*
5104                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5105                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5106                          * number of pages used as kernelcore
5107                          */
5108                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5109                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5110                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5111                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5112
5113                         /*
5114                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5115                          * break if the kernelcore for this node has been
5116                          * satisfied
5117                          */
5118                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5119                                                                 size_pages);
5120                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5121                         if (!kernelcore_remaining)
5122                                 break;
5123                 }
5124         }
5125
5126         /*
5127          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5128          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5129          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5130          * satisfied
5131          */
5132         usable_nodes--;
5133         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5134                 goto restart;
5135
5136         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5137         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5138                 zone_movable_pfn[nid] =
5139                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5140
5141 out:
5142         /* restore the node_state */
5143         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5144 }
5145
5146 /* Any regular or high memory on that node ? */
5147 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5148 {
5149         enum zone_type zone_type;
5150
5151         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5152                 return;
5153
5154         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5155                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5156                 if (populated_zone(zone)) {
5157                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5158                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5159                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5160                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5161                         break;
5162                 }
5163         }
5164 }
5165
5166 /**
5167  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5168  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5169  *
5170  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5171  * Using the page ranges provided by add_active_range(), the size of each
5172  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5173  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5174  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5175  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5176  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5177  * at arch_max_dma_pfn.
5178  */
5179 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5180 {
5181         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5182         int i, nid;
5183
5184         /* Record where the zone boundaries are */
5185         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5186                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5187         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5188                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5189         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5190         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5191         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5192                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5193                         continue;
5194                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5195                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5196                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5197                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5198         }
5199         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5200         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5201
5202         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5203         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5204         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5205
5206         /* Print out the zone ranges */
5207         printk("Zone ranges:\n");
5208         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5209                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5210                         continue;
5211                 printk(KERN_CONT "  %-8s ", zone_names[i]);
5212                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5213                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5214                         printk(KERN_CONT "empty\n");
5215                 else
5216                         printk(KERN_CONT "[mem %0#10lx-%0#10lx]\n",
5217                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] << PAGE_SHIFT,
5218                                 (arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5219                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5220         }
5221
5222         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5223         printk("Movable zone start for each node\n");
5224         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5225                 if (zone_movable_pfn[i])
5226                         printk("  Node %d: %#010lx\n", i,
5227                                zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5228         }
5229
5230         /* Print out the early node map */
5231         printk("Early memory node ranges\n");
5232         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5233                 printk("  node %3d: [mem %#010lx-%#010lx]\n", nid,
5234                        start_pfn << PAGE_SHIFT, (end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5235
5236         /* Initialise every node */
5237         mminit_verify_pageflags_layout();
5238         setup_nr_node_ids();
5239         for_each_online_node(nid) {
5240                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5241                 free_area_init_node(nid, NULL,
5242                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5243
5244                 /* Any memory on that node */
5245                 if (pgdat->node_present_pages)
5246                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5247                 check_for_memory(pgdat, nid);
5248         }
5249 }
5250
5251 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5252 {
5253         unsigned long long coremem;
5254         if (!p)
5255                 return -EINVAL;
5256
5257         coremem = memparse(p, &p);
5258         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5259
5260         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5261         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5262
5263         return 0;
5264 }
5265
5266 /*
5267  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5268  * cannot be reclaimed or migrated.
5269  */
5270 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5271 {
5272         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5273 }
5274
5275 /*
5276  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5277  * can be reclaimed or migrated.
5278  */
5279 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5280 {
5281         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5282 }
5283
5284 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5285 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5286
5287 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5288
5289 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5290 {
5291         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5292         page_zone(page)->managed_pages += count;
5293         totalram_pages += count;
5294 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5295         if (PageHighMem(page))
5296                 totalhigh_pages += count;
5297 #endif
5298         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5299 }
5300 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5301
5302 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5303 {
5304         void *pos;
5305         unsigned long pages = 0;
5306
5307         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5308         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5309         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5310                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5311                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5312                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5313         }
5314
5315         if (pages && s)
5316                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5317                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5318
5319         return pages;
5320 }
5321 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5322
5323 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5324 void free_highmem_page(struct page *page)
5325 {
5326         __free_reserved_page(page);
5327         totalram_pages++;
5328         page_zone(page)->managed_pages++;
5329         totalhigh_pages++;
5330 }
5331 #endif
5332
5333
5334 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5335 {
5336         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5337         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5338
5339         physpages = get_num_physpages();
5340         codesize = _etext - _stext;
5341         datasize = _edata - _sdata;
5342         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5343         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5344         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5345         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5346
5347         /*
5348          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5349          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5350          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5351          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5352          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5353          */
5354 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5355         do { \
5356                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5357                         size -= adj; \
5358         } while (0)
5359
5360         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
5361                      _sinittext, init_code_size);
5362         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
5363         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
5364         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
5365         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
5366
5367 #undef  adj_init_size
5368
5369         printk("Memory: %luK/%luK available "
5370                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
5371                "%luK init, %luK bss, %luK reserved"
5372 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5373                ", %luK highmem"
5374 #endif
5375                "%s%s)\n",
5376                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
5377                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
5378                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
5379                (physpages - totalram_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
5380 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5381                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
5382 #endif
5383                str ? ", " : "", str ? str : "");
5384 }
5385
5386 /**
5387  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
5388  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
5389  *
5390  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by present_pages.
5391  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
5392  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
5393  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
5394  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
5395  * smaller per-cpu batchsize.
5396  */
5397 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
5398 {
5399         dma_reserve = new_dma_reserve;
5400 }
5401
5402 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
5403 {
5404         free_area_init_node(0, zones_size,
5405                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
5406 }
5407
5408 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
5409                                  unsigned long action, void *hcpu)
5410 {
5411         int cpu = (unsigned long)hcpu;
5412
5413         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
5414                 lru_add_drain_cpu(cpu);
5415                 drain_pages(cpu);
5416
5417                 /*
5418                  * Spill the event counters of the dead processor
5419                  * into the current processors event counters.
5420                  * This artificially elevates the count of the current
5421                  * processor.
5422                  */
5423                 vm_events_fold_cpu(cpu);
5424
5425                 /*
5426                  * Zero the differential counters of the dead processor
5427                  * so that the vm statistics are consistent.
5428                  *
5429                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
5430                  * race with what we are doing.
5431                  */
5432                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
5433         }
5434         return NOTIFY_OK;
5435 }
5436
5437 void __init page_alloc_init(void)
5438 {
5439         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
5440 }
5441
5442 /*
5443  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lower_zone_reserve_ratio
5444  *      or min_free_kbytes changes.
5445  */
5446 static void calculate_totalreserve_pages(void)
5447 {
5448         struct pglist_data *pgdat;
5449         unsigned long reserve_pages = 0;
5450         enum zone_type i, j;
5451
5452         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5453                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5454                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5455                         unsigned long max = 0;
5456
5457                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
5458                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5459                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
5460                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
5461                         }
5462
5463                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
5464                         max += high_wmark_pages(zone);
5465
5466                         if (max > zone->managed_pages)
5467                                 max = zone->managed_pages;
5468                         reserve_pages += max;
5469                         /*
5470                          * Lowmem reserves are not available to
5471                          * GFP_HIGHUSER page cache allocations and
5472                          * kswapd tries to balance zones to their high
5473                          * watermark.  As a result, neither should be
5474                          * regarded as dirtyable memory, to prevent a
5475                          * situation where reclaim has to clean pages
5476                          * in order to balance the zones.
5477                          */
5478                         zone->dirty_balance_reserve = max;
5479                 }
5480         }
5481         dirty_balance_reserve = reserve_pages;
5482         totalreserve_pages = reserve_pages;
5483 }
5484
5485 /*
5486  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
5487  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
5488  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
5489  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
5490  */
5491 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
5492 {
5493         struct pglist_data *pgdat;
5494         enum zone_type j, idx;
5495
5496         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5497                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5498                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5499                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
5500
5501                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
5502
5503                         idx = j;
5504                         while (idx) {
5505                                 struct zone *lower_zone;
5506
5507                                 idx--;
5508
5509                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
5510                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
5511
5512                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
5513                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
5514                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
5515                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
5516                         }
5517                 }
5518         }
5519
5520         /* update totalreserve_pages */
5521         calculate_totalreserve_pages();
5522 }
5523
5524 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
5525 {
5526         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
5527         unsigned long lowmem_pages = 0;
5528         struct zone *zone;
5529         unsigned long flags;
5530
5531         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
5532         for_each_zone(zone) {
5533                 if (!is_highmem(zone))
5534                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
5535         }
5536
5537         for_each_zone(zone) {
5538                 u64 tmp;
5539
5540                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5541                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
5542                 do_div(tmp, lowmem_pages);
5543                 if (is_highmem(zone)) {
5544                         /*
5545                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
5546                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
5547                          * value here.
5548                          *
5549                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
5550                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
5551                          * not be capped for highmem.
5552                          */
5553                         unsigned long min_pages;
5554
5555                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
5556                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
5557                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
5558                 } else {
5559                         /*
5560                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
5561                          * proportionate to the zone's size.
5562                          */
5563                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
5564                 }
5565
5566                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
5567                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
5568
5569                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
5570                                       high_wmark_pages(zone) -
5571                                       low_wmark_pages(zone) -
5572                                       zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH));
5573
5574                 setup_zone_migrate_reserve(zone);
5575                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5576         }
5577
5578         /* update totalreserve_pages */
5579         calculate_totalreserve_pages();
5580 }
5581
5582 /**
5583  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
5584  * or when memory is hot-{added|removed}
5585  *
5586  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
5587  * correctly with respect to min_free_kbytes.
5588  */
5589 void setup_per_zone_wmarks(void)
5590 {
5591         mutex_lock(&zonelists_mutex);
5592         __setup_per_zone_wmarks();
5593         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
5594 }
5595
5596 /*
5597  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
5598  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
5599  * to be referenced again before it is swapped out.
5600  *
5601  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
5602  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
5603  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
5604  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
5605  *
5606  * total     target    max
5607  * memory    ratio     inactive anon
5608  * -------------------------------------
5609  *   10MB       1         5MB
5610  *  100MB       1        50MB
5611  *    1GB       3       250MB
5612  *   10GB      10       0.9GB
5613  *  100GB      31         3GB
5614  *    1TB     101        10GB
5615  *   10TB     320        32GB
5616  */
5617 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
5618 {
5619         unsigned int gb, ratio;
5620
5621         /* Zone size in gigabytes */
5622         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
5623         if (gb)
5624                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
5625         else
5626                 ratio = 1;
5627
5628         zone->inactive_ratio = ratio;
5629 }
5630
5631 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
5632 {
5633         struct zone *zone;
5634
5635         for_each_zone(zone)
5636                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
5637 }
5638
5639 /*
5640  * Initialise min_free_kbytes.
5641  *
5642  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
5643  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
5644  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
5645  *
5646  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
5647  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
5648  *
5649  * which yields
5650  *
5651  * 16MB:        512k
5652  * 32MB:        724k
5653  * 64MB:        1024k
5654  * 128MB:       1448k
5655  * 256MB:       2048k
5656  * 512MB:       2896k
5657  * 1024MB:      4096k
5658  * 2048MB:      5792k
5659  * 4096MB:      8192k
5660  * 8192MB:      11584k
5661  * 16384MB:     16384k
5662  */
5663 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
5664 {
5665         unsigned long lowmem_kbytes;
5666         int new_min_free_kbytes;
5667
5668         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
5669         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
5670
5671         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
5672                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
5673                 if (min_free_kbytes < 128)
5674                         min_free_kbytes = 128;
5675                 if (min_free_kbytes > 65536)
5676                         min_free_kbytes = 65536;
5677         } else {
5678                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
5679                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
5680         }
5681         setup_per_zone_wmarks();
5682         refresh_zone_stat_thresholds();
5683         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5684         setup_per_zone_inactive_ratio();
5685         return 0;
5686 }
5687 module_init(init_per_zone_wmark_min)
5688
5689 /*
5690  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
5691  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
5692  *      changes.
5693  */
5694 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5695         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5696 {
5697         proc_dointvec(table, write, buffer, length, ppos);
5698         if (write) {
5699                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
5700                 setup_per_zone_wmarks();
5701         }
5702         return 0;
5703 }
5704
5705 #ifdef CONFIG_NUMA
5706 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5707         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5708 {
5709         struct zone *zone;
5710         int rc;
5711
5712         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5713         if (rc)
5714                 return rc;
5715
5716         for_each_zone(zone)
5717                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
5718                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
5719         return 0;
5720 }
5721
5722 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5723         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5724 {
5725         struct zone *zone;
5726         int rc;
5727
5728         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5729         if (rc)
5730                 return rc;
5731
5732         for_each_zone(zone)
5733                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
5734                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5735         return 0;
5736 }
5737 #endif
5738
5739 /*
5740  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
5741  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
5742  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
5743  *
5744  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
5745  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
5746  * if in function of the boot time zone sizes.
5747  */
5748 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5749         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5750 {
5751         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5752         setup_per_zone_lowmem_reserve();
5753         return 0;
5754 }
5755
5756 /*
5757  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
5758  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
5759  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
5760  */
5761 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
5762         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5763 {
5764         struct zone *zone;
5765         unsigned int cpu;
5766         int ret;
5767
5768         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
5769         if (!write || (ret < 0))
5770                 return ret;
5771
5772         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
5773         for_each_populated_zone(zone) {
5774                 unsigned long  high;
5775                 high = zone->managed_pages / percpu_pagelist_fraction;
5776                 for_each_possible_cpu(cpu)
5777                         pageset_set_high(per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu),
5778                                          high);
5779         }
5780         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
5781         return 0;
5782 }
5783
5784 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
5785
5786 #ifdef CONFIG_NUMA
5787 static int __init set_hashdist(char *str)
5788 {
5789         if (!str)
5790                 return 0;
5791         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
5792         return 1;
5793 }
5794 __setup("hashdist=", set_hashdist);
5795 #endif
5796
5797 /*
5798  * allocate a large system hash table from bootmem
5799  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
5800  *   quantity of entries
5801  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
5802  */
5803 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
5804                                      unsigned long bucketsize,
5805                                      unsigned long numentries,
5806                                      int scale,
5807                                      int flags,
5808                                      unsigned int *_hash_shift,
5809                                      unsigned int *_hash_mask,
5810                                      unsigned long low_limit,
5811                                      unsigned long high_limit)
5812 {
5813         unsigned long long max = high_limit;
5814         unsigned long log2qty, size;
5815         void *table = NULL;
5816
5817         /* allow the kernel cmdline to have a say */
5818         if (!numentries) {
5819                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
5820                 numentries = nr_kernel_pages;
5821
5822                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
5823                 if (PAGE_SHIFT < 20)
5824                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
5825
5826                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
5827                 if (scale > PAGE_SHIFT)
5828                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
5829                 else
5830                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
5831
5832                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
5833                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
5834                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
5835                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
5836                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
5837                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
5838                                 BUG_ON(!numentries);
5839                         }
5840                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
5841                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
5842         }
5843         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
5844
5845         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
5846         if (max == 0) {
5847                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
5848                 do_div(max, bucketsize);
5849         }
5850         max = min(max, 0x80000000ULL);
5851
5852         if (numentries < low_limit)
5853                 numentries = low_limit;
5854         if (numentries > max)
5855                 numentries = max;
5856
5857         log2qty = ilog2(numentries);
5858
5859         do {
5860                 size = bucketsize << log2qty;
5861                 if (flags & HASH_EARLY)
5862                         table = alloc_bootmem_nopanic(size);
5863                 else if (hashdist)
5864                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
5865                 else {
5866                         /*
5867                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
5868                          * some pages at the end of hash table which
5869                          * alloc_pages_exact() automatically does
5870                          */
5871                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
5872                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
5873                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
5874                         }
5875                 }
5876         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
5877
5878         if (!table)
5879                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
5880
5881         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
5882                tablename,
5883                (1UL << log2qty),
5884                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
5885                size);
5886
5887         if (_hash_shift)
5888                 *_hash_shift = log2qty;
5889         if (_hash_mask)
5890                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
5891
5892         return table;
5893 }
5894
5895 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
5896 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
5897                                                         unsigned long pfn)
5898 {
5899 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5900         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
5901 #else
5902         return zone->pageblock_flags;
5903 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5904 }
5905
5906 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
5907 {
5908 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
5909         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
5910         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5911 #else
5912         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
5913         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
5914 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5915 }
5916
5917 /**
5918  * get_pageblock_flags_group - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
5919  * @page: The page within the block of interest
5920  * @start_bitidx: The first bit of interest to retrieve
5921  * @end_bitidx: The last bit of interest
5922  * returns pageblock_bits flags
5923  */
5924 unsigned long get_pageblock_flags_group(struct page *page,
5925                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5926 {
5927         struct zone *zone;
5928         unsigned long *bitmap;
5929         unsigned long pfn, bitidx;
5930         unsigned long flags = 0;
5931         unsigned long value = 1;
5932
5933         zone = page_zone(page);
5934         pfn = page_to_pfn(page);
5935         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5936         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5937
5938         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5939                 if (test_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap))
5940                         flags |= value;
5941
5942         return flags;
5943 }
5944
5945 /**
5946  * set_pageblock_flags_group - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
5947  * @page: The page within the block of interest
5948  * @start_bitidx: The first bit of interest
5949  * @end_bitidx: The last bit of interest
5950  * @flags: The flags to set
5951  */
5952 void set_pageblock_flags_group(struct page *page, unsigned long flags,
5953                                         int start_bitidx, int end_bitidx)
5954 {
5955         struct zone *zone;
5956         unsigned long *bitmap;
5957         unsigned long pfn, bitidx;
5958         unsigned long value = 1;
5959
5960         zone = page_zone(page);
5961         pfn = page_to_pfn(page);
5962         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
5963         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
5964         VM_BUG_ON(!zone_spans_pfn(zone, pfn));
5965
5966         for (; start_bitidx <= end_bitidx; start_bitidx++, value <<= 1)
5967                 if (flags & value)
5968                         __set_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5969                 else
5970                         __clear_bit(bitidx + start_bitidx, bitmap);
5971 }
5972
5973 /*
5974  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
5975  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
5976  *
5977  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
5978  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
5979  * expect this function should be exact.
5980  */
5981 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
5982                          bool skip_hwpoisoned_pages)
5983 {
5984         unsigned long pfn, iter, found;
5985         int mt;
5986
5987         /*
5988          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
5989          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
5990          */
5991         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
5992                 return false;
5993         mt = get_pageblock_migratetype(page);
5994         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
5995                 return false;
5996
5997         pfn = page_to_pfn(page);
5998         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
5999                 unsigned long check = pfn + iter;
6000
6001                 if (!pfn_valid_within(check))
6002                         continue;
6003
6004                 page = pfn_to_page(check);
6005
6006                 /*
6007                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6008                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6009                  * handle each tail page individually in migration.
6010                  */
6011                 if (PageHuge(page)) {
6012                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6013                         continue;
6014                 }
6015
6016                 /*
6017                  * We can't use page_count without pin a page
6018                  * because another CPU can free compound page.
6019                  * This check already skips compound tails of THP
6020                  * because their page->_count is zero at all time.
6021                  */
6022                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6023                         if (PageBuddy(page))
6024                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6025                         continue;
6026                 }
6027
6028                 /*
6029                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6030                  * page_count() is not 0.
6031                  */
6032                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6033                         continue;
6034
6035                 if (!PageLRU(page))
6036                         found++;
6037                 /*
6038                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check it.
6039                  * But now, memory offline itself doesn't call shrink_slab()
6040                  * and it still to be fixed.
6041                  */
6042                 /*
6043                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6044                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6045                  *
6046                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6047                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6048                  * page at boot.
6049                  */
6050                 if (found > count)
6051                         return true;
6052         }
6053         return false;
6054 }
6055
6056 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6057 {
6058         struct zone *zone;
6059         unsigned long pfn;
6060
6061         /*
6062          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6063          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6064          * the zone but still within the section.
6065          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6066          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6067          */
6068         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6069                 return false;
6070
6071         zone = page_zone(page);
6072         pfn = page_to_pfn(page);
6073         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6074                 return false;
6075
6076         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6077 }
6078
6079 #ifdef CONFIG_CMA
6080
6081 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6082 {
6083         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6084                              pageblock_nr_pages) - 1);
6085 }
6086
6087 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6088 {
6089         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6090                                 pageblock_nr_pages));
6091 }
6092
6093 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6094 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6095                                         unsigned long start, unsigned long end)
6096 {
6097         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6098         unsigned long nr_reclaimed;
6099         unsigned long pfn = start;
6100         unsigned int tries = 0;
6101         int ret = 0;
6102
6103         migrate_prep();
6104
6105         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6106                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6107                         ret = -EINTR;
6108                         break;
6109                 }
6110
6111                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6112                         cc->nr_migratepages = 0;
6113                         pfn = isolate_migratepages_range(cc->zone, cc,
6114                                                          pfn, end, true);
6115                         if (!pfn) {
6116                                 ret = -EINTR;
6117                                 break;
6118                         }
6119                         tries = 0;
6120                 } else if (++tries == 5) {
6121                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6122                         break;
6123                 }
6124
6125                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6126                                                         &cc->migratepages);
6127                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6128
6129                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6130                                     0, MIGRATE_SYNC, MR_CMA);
6131         }
6132         if (ret < 0) {
6133                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6134                 return ret;
6135         }
6136         return 0;
6137 }
6138
6139 /**
6140  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6141  * @start:      start PFN to allocate
6142  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6143  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6144  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6145  *                      in range must have the same migratetype and it must
6146  *                      be either of the two.
6147  *
6148  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6149  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6150  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6151  * pages fall in.
6152  *
6153  * The PFN range must belong to a single zone.
6154  *
6155  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6156  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6157  * need to be freed with free_contig_range().
6158  */
6159 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6160                        unsigned migratetype)
6161 {
6162         unsigned long outer_start, outer_end;
6163         int ret = 0, order;
6164
6165         struct compact_control cc = {
6166                 .nr_migratepages = 0,
6167                 .order = -1,
6168                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6169                 .sync = true,
6170                 .ignore_skip_hint = true,
6171         };
6172         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6173
6174         /*
6175          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6176          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6177          * have different sizes, and due to the way page allocator
6178          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6179          * that page allocator won't try to merge buddies from
6180          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6181          * other migration type.
6182          *
6183          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6184          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6185          * we are interested in).  This will put all the pages in
6186          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6187          *
6188          * When this is done, we take the pages in range from page
6189          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6190          * page allocator will never consider using them.
6191          *
6192          * This lets us mark the pageblocks back as
6193          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6194          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6195          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6196          */
6197
6198         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6199                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6200                                        false);
6201         if (ret)
6202                 return ret;
6203
6204         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6205         if (ret)
6206                 goto done;
6207
6208         /*
6209          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6210          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6211          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6212          * What we are going to do is to allocate all pages from
6213          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6214          *
6215          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6216          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6217          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6218          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6219          * once this is done free the pages we are not interested in.
6220          *
6221          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6222          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6223          */
6224
6225         lru_add_drain_all();
6226         drain_all_pages();
6227
6228         order = 0;
6229         outer_start = start;
6230         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6231                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6232                         ret = -EBUSY;
6233                         goto done;
6234                 }
6235                 outer_start &= ~0UL << order;
6236         }
6237
6238         /* Make sure the range is really isolated. */
6239         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6240                 pr_warn("alloc_contig_range test_pages_isolated(%lx, %lx) failed\n",
6241                        outer_start, end);
6242                 ret = -EBUSY;
6243                 goto done;
6244         }
6245
6246
6247         /* Grab isolated pages from freelists. */
6248         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6249         if (!outer_end) {
6250                 ret = -EBUSY;
6251                 goto done;
6252         }
6253
6254         /* Free head and tail (if any) */
6255         if (start != outer_start)
6256                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6257         if (end != outer_end)
6258                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6259
6260 done:
6261         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6262                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6263         return ret;
6264 }
6265
6266 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6267 {
6268         unsigned int count = 0;
6269
6270         for (; nr_pages--; pfn++) {
6271                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6272
6273                 count += page_count(page) != 1;
6274                 __free_page(page);
6275         }
6276         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6277 }
6278 #endif
6279
6280 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6281 /*
6282  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6283  * page high values need to be recalulated.
6284  */
6285 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6286 {
6287         unsigned cpu;
6288         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6289         for_each_possible_cpu(cpu)
6290                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6291                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6292         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6293 }
6294 #endif
6295
6296 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6297 {
6298         unsigned long flags;
6299         int cpu;
6300         struct per_cpu_pageset *pset;
6301
6302         /* avoid races with drain_pages()  */
6303         local_irq_save(flags);
6304         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6305                 for_each_online_cpu(cpu) {
6306                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6307                         drain_zonestat(zone, pset);
6308                 }
6309                 free_percpu(zone->pageset);
6310                 zone->pageset = &boot_pageset;
6311         }
6312         local_irq_restore(flags);
6313 }
6314
6315 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6316 /*
6317  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6318  */
6319 void
6320 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
6321 {
6322         struct page *page;
6323         struct zone *zone;
6324         int order, i;
6325         unsigned long pfn;
6326         unsigned long flags;
6327         /* find the first valid pfn */
6328         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
6329                 if (pfn_valid(pfn))
6330                         break;
6331         if (pfn == end_pfn)
6332                 return;
6333         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
6334         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6335         pfn = start_pfn;
6336         while (pfn < end_pfn) {
6337                 if (!pfn_valid(pfn)) {
6338                         pfn++;
6339                         continue;
6340                 }
6341                 page = pfn_to_page(pfn);
6342                 /*
6343                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6344                  * page_count() is not 0.
6345                  */
6346                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
6347                         pfn++;
6348                         SetPageReserved(page);
6349                         continue;
6350                 }
6351
6352                 BUG_ON(page_count(page));
6353                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
6354                 order = page_order(page);
6355 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
6356                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
6357                        pfn, 1 << order, end_pfn);
6358 #endif
6359                 list_del(&page->lru);
6360                 rmv_page_order(page);
6361                 zone->free_area[order].nr_free--;
6362                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
6363                         SetPageReserved((page+i));
6364                 pfn += (1 << order);
6365         }
6366         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6367 }
6368 #endif
6369
6370 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6371 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
6372 {
6373         struct zone *zone = page_zone(page);
6374         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
6375         unsigned long flags;
6376         int order;
6377
6378         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6379         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6380                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
6381
6382                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
6383                         break;
6384         }
6385         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6386
6387         return order < MAX_ORDER;
6388 }
6389 #endif
6390
6391 static const struct trace_print_flags pageflag_names[] = {
6392         {1UL << PG_locked,              "locked"        },
6393         {1UL << PG_error,               "error"         },
6394         {1UL << PG_referenced,          "referenced"    },
6395         {1UL << PG_uptodate,            "uptodate"      },
6396         {1UL << PG_dirty,               "dirty"         },
6397         {1UL << PG_lru,                 "lru"           },
6398         {1UL << PG_active,              "active"        },
6399         {1UL << PG_slab,                "slab"          },
6400         {1UL << PG_owner_priv_1,        "owner_priv_1"  },
6401         {1UL << PG_arch_1,              "arch_1"        },
6402         {1UL << PG_reserved,            "reserved"      },
6403         {1UL << PG_private,             "private"       },
6404         {1UL << PG_private_2,           "private_2"     },
6405         {1UL << PG_writeback,           "writeback"     },
6406 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
6407         {1UL << PG_head,                "head"          },
6408         {1UL << PG_tail,                "tail"          },
6409 #else
6410         {1UL << PG_compound,            "compound"      },
6411 #endif
6412         {1UL << PG_swapcache,           "swapcache"     },
6413         {1UL << PG_mappedtodisk,        "mappedtodisk"  },
6414         {1UL << PG_reclaim,             "reclaim"       },
6415         {1UL << PG_swapbacked,          "swapbacked"    },
6416         {1UL << PG_unevictable,         "unevictable"   },
6417 #ifdef CONFIG_MMU
6418         {1UL << PG_mlocked,             "mlocked"       },
6419 #endif
6420 #ifdef CONFIG_ARCH_USES_PG_UNCACHED
6421         {1UL << PG_uncached,            "uncached"      },
6422 #endif
6423 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
6424         {1UL << PG_hwpoison,            "hwpoison"      },
6425 #endif
6426 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6427         {1UL << PG_compound_lock,       "compound_lock" },
6428 #endif
6429 };
6430
6431 static void dump_page_flags(unsigned long flags)
6432 {
6433         const char *delim = "";
6434         unsigned long mask;
6435         int i;
6436
6437         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(pageflag_names) != __NR_PAGEFLAGS);
6438
6439         printk(KERN_ALERT "page flags: %#lx(", flags);
6440
6441         /* remove zone id */
6442         flags &= (1UL << NR_PAGEFLAGS) - 1;
6443
6444         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pageflag_names) && flags; i++) {
6445
6446                 mask = pageflag_names[i].mask;
6447                 if ((flags & mask) != mask)
6448                         continue;
6449
6450                 flags &= ~mask;
6451                 printk("%s%s", delim, pageflag_names[i].name);
6452                 delim = "|";
6453         }
6454
6455         /* check for left over flags */
6456         if (flags)
6457                 printk("%s%#lx", delim, flags);
6458
6459         printk(")\n");
6460 }
6461
6462 void dump_page(struct page *page)
6463 {
6464         printk(KERN_ALERT
6465                "page:%p count:%d mapcount:%d mapping:%p index:%#lx\n",
6466                 page, atomic_read(&page->_count), page_mapcount(page),
6467                 page->mapping, page->index);
6468         dump_page_flags(page->flags);
6469         mem_cgroup_print_bad_page(page);
6470 }