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